Расчет общеобменной приточно-вытяжной вентиляции
Схема общеобменной вентиляции
Когда рассчитаны необходимее объемы и параметры местной вытяжки, а также объемы и виды загрязнений, можно приступать к вычислению необходимого объема воздухообмена в производственном помещении.
Самый простой вариант, когда при работе отсутствуют вредные выделения различных типов, а есть только те загрязняющие вещества, которые выделяют люди. Оптимальное количество чистого воздуха обеспечит нормальные условия работы, соблюдение санитарных норм, а также необходимую чистоту технологического процесса.
Чтобы высчитать необходимый объем воздуха для работающих людей, используют следующую формулу: L = N*m, где L – необходимое количество воздуха (м3/ч), N – количество работающих людей на производственном участке или в конкретном помещении, m — расход воздуха для дыхания 1 человека за час.
Удельный расход воздуха на 1 человека в час является фиксированной величиной, обозначенной в специальных СНиПах. В нормах указано, что объем смеси на 1 человека составляет 30 м3/ч, если помещение проветривается, если таковая возможность отсутствует, то норма становится вдвое больше и достигает 60 м3/ч.
Сложнее обстоит дело в том случае, если на участке имеются различные источники выброса вредных веществ, особенно, если их много и они рассредоточены на большой площади. В этом случае локальные вытяжки не смогут в полной мере избавиться от вредных веществ. Поэтому на производстве часто прибегают к следующему приему.
Высчитать количество вредных веществ в воздухе можно по следующей формуле:
L = Mв / (yпом – yп), где L – необходимое количество свежего воздуха, Mв – масса выделяемого вредного вещества (мг/ч), упом – удельная концентрация вещества (мг/м3), уп – концентраци яэтого вещества в воздухе, поступающем через вентиляционную систему.
Если выделяется несколько видов загрязняющих веществ, то необходимо рассчитать необходимое количество чистой воздушной смеси для каждого из них, а потом суммировать их. В результате получится общий объем воздуха, который должен поступать в производственное помещение, чтобы обеспечить выполнение санитарных требований и нормальные условия труда.
Расчет вентиляции – дело сложное, требующее большой точности и специальных знаний. Поэтому для самостоятельных вычислений можно воспользоваться онлайн-сервисами. Если на производстве приходится работать с опасными и взрывчатыми веществами, лучше доверить расчет вентиляции профессионалам.
https://youtube.com/watch?v=AXBy3pk5yAA
Расчет потребного воздухообмена в общеобменной вентиляционной системе
Для того чтобы функционирование такого рода вентиляции было на высоком уровне, прежде чем осуществить ее монтаж необходимо выполнить расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции.
Растраты приточных воздушных масс, которые требуются для удаления избыточного тепла, рассчитываются по следующему плану:
- перемножается теплоемкость и плотность воздушных масс;
- от температуры воздуха, присутствующей в помещении, отнимается температура приточных воздушных масс;
- полученные значения после выполнения двух вышеуказанных расчетов, перемножаются;
- избыточное количество тепла делится на полученное выше значение.
Стоит отметить, что температура приточных воздушных масс напрямую зависит от географического расположения производства.
Плотность воздушных масс рассчитывают по следующей схеме:
- константа 273 плюсуется с температурой приточных воздушных масс;
- константа 353 делится на полученное выше значение.
Чтобы выявить количество избыточного тепла, которое требуется удалить из воздушных масс, следует учесть тепловой баланс, то есть от теплоты, которая поступает в помещение из разнообразных источников, отнять теплоту, которая растрачивается стенками здания и уходит вместе с нагретыми материалами
Важно отметить, что потребной воздухообмен в теплое время года не учитывает тепло, растрачиваемое стенками здания.
В число источников, которые выделяют теплоту, входят следующие:
- поверхности оборудования, которые подвергаются нагреву;
- приборы с приводом от электрического двигателя;
- радиация солнечного типа;
- люди, производящие работу в данном помещении;
- различного рода массы, которые подвергаются остыванию — вода, металл.
Для того чтобы рассчитать теплоту, которая выделяется оборудованием с электрическими двигателями, следует константу в размерах 3528 помножить на коэффициент загруженности оборудования, который составляет от 0,25 до 0,35.
Теплота, выделяемая работающими людьми, рассчитывается таким образом, что число работников умножается на значение тепла, которое выделяет один человек.
Произведя расчет общеообменной вентиляции по пунктам можно быть уверенным, что система будет функционировать качественно и довольно длительное время. Схема расчета дает возможность понять, что такое общеобменная вентиляция.
Воздухообмен в производственных помещениях
Системы вентиляции промышленных помещений регламентируются СНиП и ГОСТ. Для вашего удобства мы выделили ряд полезных и важных положений:
- Производственная вентиляция монтируется на всех промышленных объектах. Тип подбирается в зависимости от мощности производства и специфики.
- Вентиляция не должна становиться причиной загрязнения воздуха. Современные технологии полностью исключают данное явление, но для старых систем это положение актуально.
- Шум при работе вентиляции не должен приводить к усилению производственного шума.
- Если на производстве локализуются сильные загрязнения, то объем вытягиваемого воздуха, должен быть 1,5 раза больше, чем приточного. Для чистых мест данное требование противоположно. Это мероприятие реализуется для того, чтобы избежать перетока грязного воздуха из одного помещения в другое.
- Нормы регламентируют количество воздуха на одного человека в объеме 30 м3, который должен проциркулировать за 1 час.
СНиП 2.04.05-91 определяет максимальную кратность воздухообмена для помещений, кратность варьируется в диапазоне от 3 до 40 полных замен воздушного объема в час.
Сначала разберемся, какие параметры и факторы влияют на процесс воздухообмена в помещении:
Геометрическая архитектура и объем помещений. От геометрии зависит наличие или отсутствие сопротивлений при движении воздуха, в ряде случаев могут возникать застои или завихрения.
- Число людей, работающих в цеху. Приток воздуха определяется, исходя из количества работников и интенсивности трудовой нагрузки. Усредненно применяются следующие нормы: при легком труде на одного человека – 45 м3, при тяжелом физическом труде – не менее 60 м3.
- Специфика технологических процессов. Если рабочий процесс сопровождается выбросами вредных веществ, то для каждого такого выброса есть норма воздухообмена, которая позволяет максимально нивелировать поражающий фактор. Самыми сложными являются цеха, где используются лакокрасочные материалы и заводы по обработке каучука и производства полимеров. Такие промышленные предприятия требуют замены полного объема воздуха не менее 40-50 раз в час.
- Тепловая энергия, выделяемая в ходе рабочей деятельности. Если внутри помещения не производится кондиционирование воздуха, то тепло от работы приборов или протекания технологических процессов должно выводиться наружу вентиляцией.
- Избыточный уровень влажности. Высокий уровень влажности возникает на производствах, где применяются и хранятся жидкости – их испарение повышает уровень влаги в воздухе.
Если промышленный цех имеет квадратуру более 50 м2, то для каждого работника должна поддерживаться температура воздуха в 10°С при нахождении на временном рабочем месте.
Важно! Временное рабочее место – участок промышленного цеха, где работник находится менее 4 часов от всего рабочего времени внутри помещения.
Расчеты местной вентиляции для жилых комнат
Для обычной вентиляционной системы важно и количество человек, которые находятся в отведенной рабочей площади. Рассчитаем объем обмена воздуха, в комнате 14 квадратных метров, на 2 человек. Такие условия схожи с обычным жилым помещением
Один человек расходует 20 кубических метров воздуха за час. То есть, на двоих – показатель следует увеличить на 2. Значит, 40 куб. метров приходится на 2 человек. Это и является необходимым значением дополнительного воздухообмена
Такие условия схожи с обычным жилым помещением. Один человек расходует 20 кубических метров воздуха за час. То есть, на двоих – показатель следует увеличить на 2. Значит, 40 куб. метров приходится на 2 человек. Это и является необходимым значением дополнительного воздухообмена.
Для кухонных, а также туалетных вытяжек, производительность вентиляционных систем увеличивается в несколько раз. Для квартир, показатель до 500 куб. метров/ч является нормальным. Для частного дома, производительность вентиляции может варьироваться в пределах 1000-2000 куб.м./ч. Для кухонной вытяжки имеются собственные расчеты. Необходимую производительность можно рассчитать по простой формуле. Следует перемножить площадь кухни, ее высоту и коэффициент оборудования (для газовых плит он равен 20, а для электрических – 12).
Для получения максимально эффективного результата, который можно использовать для поиска подходящего оборудования для кухни, полученное значение следует округлить в большую сторону. То есть, если кухня имеет площадь в 10 кв. метров с высотой потолка 2,5 м. Производительность вентиляции будет равна 300 куб.метров (с электрической плитой) и 500 куб.метров (с газовой плитой). Производители электрических угольных вытяжек советуют учитывать также дополнительный коэффициент равный 1,3, который характеризует работу самого оборудования (переработку, фильтрацию и т.д.).
Особенности вентиляции с механическим побуждением
На производстве необходимо поддерживать постоянную температуру, влажность, кратность воздухообмена. Для этого применяется приточно-вытяжная вентиляционная система с искусственным побуждением, она работает без поправок на фактор погоды.
Система полностью автономна и состоит из механических вентиляторов, калориферов, рекуператоров, а также датчиков и щитка автоматического контроля. С помощью принудительной вентиляции можно поддерживать постоянную температуру и влажность внутри помещения, без учета его параметров снаружи. Система фильтров задерживает большую часть примесей. Вентиляция обеспечивает безопасность при работе с горючими веществами и взрывоопасными соединениями.
Такой уровень защиты возможен только при правильном расчёте и монтаже. Для устройства вентиляции промышленных предприятий применяются осевые или радиальные вентиляторы, работающие на электрических двигателях. Кроме стандартных фильтров используются электрические, очищающие воздух на ионном уровне.
Кондиционирование воздуха используется на точных производствах, таких, где идет работа с микросхемами и другими восприимчивыми к влажности высокотехнологичными элементами. Это обусловлено тем, что без климатического контроля невозможно вакуумное производство и приборостроение.
Однако, сложнокомпонентная вентсистема нуждается в обслуживание: очистке и обработке воздуховодов антикоррозийными составами, замене фильтров; контроле над работой датчиков. Обеспечить весь спектр операций оператору помогает компьютеризированная система управления, которая следит за всеми параметрами. В случае нештатной ситуации или поломки она сообщает об этом звуковым или световым сигналом.
Естественная вентиляция в производственных зданиях
так устроена вентиляция коровника
Любая естественная приточная или вытяжная вентиляция производственного помещения функционирует, используя разницу температур и давления воздуха в цехе и на улице. Значит, движущей силой естественной тяги являются ветровой и тепловой напоры.
Вследствие перепада температур из цеха вытесняются расширенные теплые воздушные массы, а на их место затягиваются чистые, холодные. С наветренной области формируется область повышенного давления, усиливающая приток свежего воздуха снаружи. С подветренной стороны здания давление наоборот всегда понижено, что способствует оттоку отработанного воздуха. Физические законы успешно применяют для вентиляции предприятий с интенсивным тепловыделением. Но не во всех случаях мощный обмен воздуха гарантирует создание всех необходимых условий для работы персонала.
Если в стенах и окнах цеха есть щели, часто открываются двери или ворота, вероятно появление сквозняков и понижение температуры. Летом же на удаленных от дверей и окон участках нормы вентиляции производственных помещений нарушаются.
Аэрация воздуха в помещении
принцип движения воздуха при аэрации
Аэрация в некоторых случаях создает эффективный воздухообмен на основе естественной тяги. Для ее реализации устанавливаются аэрационные фонари – специально разработанные элементы вентиляции.
Иногда при строительстве производственного помещения расчет вентиляции не производится, оборудование не монтируют. Тогда можно в уже готовом цеху разместить шахты и каналы, работающие за счет теплового напора. Выходы шахт прикрывают оголовками-дефлекторами. Ветер обдувает дефлектор и формирует в трубе область разрежения, усиливая подсос воздуха. Подобная система широко используется в сельскохозяйственных и животноводческих постройках, кузнях, небольших пекарнях. Устанавливается труба на самом высоком выступе крыши.
Аэрация это один из наиболее эффективных примеров естественной промышленной вентиляции. Ее используют на производствах с обильным образованием газов, ядов и тепла.
Устройство естественной вентиляции на производстве
В обслуживаемых зданиях обустраивают 3 уровня проемов с форточками особой конструкции. Первые два ряда проемов располагаются на высоте 1-4 метров от пола. В крыше устанавливают светоаэрационные фонари с регулируемыми форточками.
Летом потоки чистого воздуха попадают сквозь нижние фрамуги, а грязные уходят вверх. В холодное время года воздух проникает через средний ряд форточек и, согреваясь, достигает уровня нахождения персонала.
Разным положением форточек регулируется интенсивность вентиляции. Рассчитывая вентиляцию производственного помещения, определяют площадь форточек, проемов. Так как наихудшее время для работы системы – теплая безветренная погода, ее и берут за точку отсчетов.
Перемешанный с пылью и газами чистый воздух направляется в зоны нахождения людей. Чтобы предупредить распространение пыли и грязи, устанавливают фонари незадуваемой конструкции с защитой от ветра.
В жаркое время года приточный воздух охлаждается методом распыления в нем холодной воды из форсунок, расположенных в области форточек. Воздух охлаждается и немного увеличивается влажность.
К зданиям с естественной аэрацией предъявляются некоторые требования:
- периметр его должен быть открыт доступу воздуха;
- аэрируются одноэтажные цеха или расположенные на последних этажах многоэтажек.
Очень сложно смонтировать естественную вентиляцию в многопролетных промышленных помещениях. При ширине цеха более 100 метров доставка чистого воздуха к центру здания практически неосуществима. Тогда для аэрации устанавливают незадуваемые фонари Батурина с отдельным каналом для вытяжки и притока. Зимой такая система может вызвать нежелательное падение температуры в рабочей зоне производственного помещения. Поэтому в многопролетных цехах обычно устанавливается принудительная вентиляция с обогревом притока.
Управление всеми элементами аэрации осуществляется механически.
Другой плюс в невысокой стоимости механизмов.
Недостатки:
- зависимость от погоды;
- сложность управления;
- невозможность обеспечения удаленных рабочих мест свежим воздухом.
Аэрация, как вид вентиляции производственных помещений, неприемлема, если технология подразумевает распространение вредных примесей, пыли. Потому что фильтрация отработанных воздушных масс невозможна.
Контроль производительности
После ввода системы в эксплуатацию микроклимат в помещении достигает заданных параметров, но по причине устранения агрессивных веществ со временем конструкция воздуховодов может изнашиваться. Некоторые вещества прилипают к стенкам воздуховодов, уменьшая площадь их сечения. Именно поэтому регулярно необходимо контролировать производительность вентиляционного оборудования.
Один из методов проверки предполагает измерение скорости движения воздушных потоков с помощью анемометров в нескольких точках для получения усредненного результата.
Второй способ проверки эффективности вентиляции основан на измерении предельно допустимой концентрации вредных веществ в атмосфере. При отсутствии превышения показателей система работает эффективно. Неэффективную вентиляцию подвергают различным испытаниям по наладке, в отдельных случаях систему полностью реконструируют.
Какие-либо изменения при эксплуатации системы зачастую устраняют путем изменения скорости вращения и производительности работы вентилятора.
S — площадь проема установки вытяжного типа. Особенности вентиляции цехов различной направленности
Вентиляция механического цеха
Вредности: тепловые выделения от электрических двигателей, персонала, пары аэрозолей и охлаждающих жидкостей, масла, эмульсии, пыль — наждачная и механическая.
Отопление: воздушное, совмещенное с системой вентиляции
Местные отсосы: над шлифовальными/обдирочными станками, станками без охлаждения, баками для эмульсий, ваннами для мытья деталей.
Общеобменная: приток воздуха сверху; расчет воздуха по избыткам влаги и тепла — не менее 30 м3 на 1 чел.
Вентиляция в механическом цехе
Вентиляция деревообрабатывающего цеха
Вредности: тепло от прессов, пары растворителей, клея, отходы деревообработки — пыль, стружки, опилки
Отопление: воздушное, совмещенное с системой вентиляции
Местные отсосы: напольные и подпольные для отходов древесных, отсосы от станков; очищение воздуха происходит в рукавных фильтрах, циклонах
Общеобменная: рассредоточенный приток воздуха в верхнюю зону, через воздуховоды перфорированного типа (в основном)
Вентиляция деревообрабатывающего цеха
Вентиляция гальванического цеха
Вредности: испарения щелочей, кислот, электролитов, избыток тепла и влаги, пыль, водород цианистый
Отопление: воздушное, совмещенное с системой вентиляции
Местные отсосы: бортовые для ванн, независимые вытяжные системы над ваннами с цианистыми и кислыми растворами, взрывобезопасные вентиляторы, обязательное оснащение отсосов для ванн с кислотами различным типов резервными вентиляторами. Обязательная фильтрация вытягиваемых воздушных масс
Общеобменная: воздуховоды из антикоррозийных материалов или обязательное антикоррозийное покрытие всех воздуховодов; подача 5% от притока во все смежные помещения; 3-кратный воздухообмен в отделениях для приготовления растворов и цианистых солей. Обязательная фильтрация вытягиваемых воздушных масс.
Вентиляция гальванического цеха
Вентиляция сварочного цеха
Вредности: фтористые соединения, окиси азота, углерода, озона
Отопление: воздушное, совмещенное с системой вентиляции
Местные отсосы: желательны (по возможности)
Общеобменная: вытяжка: 2/3 из нижней зоны, 1/3 — из верхней. Расчет воздуха на разбавление вредных выбросов от сварки до предельного допустимого уровня.
Расчет производится исходя из веса сварочных электродов, которые расходуются за 1 час: для ручной сварки — 1500-4500 м3*ч на 1 кг. электродов, 1700-2000 м3*ч для полуавтоматической на углекислом газу, 2500-5400 м3*ч — для сварки с использованием порошковой проволоки.
Вентиляция сварочного цеха
Вентиляция цеха покраски
Вредности: испарения растворителей/разбавителей, частицы краски
Отопление: центральное, либо воздушное, которое совмещено с вентиляцией
Местные отсосы: у агрегатов обезжиривания, окрасочных камер, установок струйного облива, камер сушки, столов, стендов, ванн окунания.
Общеобменная: приток для компенсации местной вытяжки + 1 крат, общеобменная вытяжная вентиляция не меньше 1 крат из верхней зоны.
Вентиляция покрасочного цеха
Более подробно в статье «Вентиляция окрасочного цеха»
Особенность расчета
Методика проектирования сложных вентиляционных система промышленных зданий заключается в анализе исходных данных, расчете кратности воздухообмена, производительности каждого вентилятора и всей системы в целом. Выполнить такой объём работы неподготовленному человеку весьма затруднительно: в расчёт обязательно вкрадутся ошибки, которые могут полностью уничтожить положительный результат от монтажа.
Только профессиональные проектировщики способны оценить все факторы и нюансы конкретного производства, сопоставить исходные данные, подобрать мощное и недорогое оборудование.
Для производств безопасных выбросов формула расчета необходимого объёма воздуха выглядит следующим образом:
L = I*n, где
L – необходимый объем воздуха
I – потребление воздуха на одного человека, берется из санитарных норм
n – число людей за одну рабочую смену.
Если на заводе есть вредные выбросы, то основная формула подсчёта объема значительно усложняется:
L = Lм.в. + (mв.в. – Lм.в. (Су.в. – Сп.в.)) / (С1 – Сп.в.), где
Lм.в. – интенсивность потока воздуха, от местных вытяжек
mв.в. – массовая доля загрязнителей (мг/ч), поступающих из производства
Су.в. – количество опасных веществ (мг/м³) в отработанном воздухе
Сп.в. – количество загрязнителей в приточке
С1 – нормативные показатель примесей в воздухе (мг/м³).
Это основные формулы, упрощенный вариант расчёта. Без учета оборудования, климатических зон, конструктивных особенностей производственных помещений и других дополнительных, но очень важных параметров.
Пример проекта
Компания «Мега.ру» предоставляет услуги специалистов в области промышленной и гражданской вентиляции.
Мы активно работаем на территории Москвы и области, с соседними регионами, выполняем расчеты удаленно по всей территории России. Помогаем решить проблемы с вентиляцией как крупным производственным объединениям, так и небольшим заводам и фабрикам.
За подробной консультацией обращайтесь по всем каналам связи, указанным на странице «Контакты».
Особенности и требования к вентиляции
Полный список требований указан в санитарно-эпидемиологических нормах, перечислим некоторые из них:
- На производстве площадью более 50 м2 допускается обеспечивать необходимую температуру на постоянных рабочих местах сотрудников. На непостоянных местах температура может более низкой, но не ниже 10 градусов;
- Система должна быть пожаробезопасной;
- Устранение отработанного воздуха не должно попадать в рабочую зону;
- Использование воздуховодов только из антикоррозийных материалов;
- В рабочих зонах концентрация вредных веществ не должна превышать 30%;
- Уровень шума внутри производственного цеха не должен превышать 110 дБа;
- В цехах с полностью автоматизированным рабочим процессом и имеющимся функциональным оборудованием, при отсутствии требований к температурному режиму, необходимо поддерживать следующие данные:
- не ниже 10 градусов в холодное время года при отсутствии избытков теплоты;
- в теплый период при отсутствии избытков теплоты следует поддерживать температуру равной температуре наружного воздуха, при наличии избытков теплоты — на 4 градуса выше наружной.
На производстве, где установлено полностью автоматизированное оборудование и отсутствуют специальные требования, оптимальную влажность и воздухообмен допустимо не нормировать; Если допустимые показатели климата невозможно обеспечить в рабочих зонах по причине экономических или производственных условий, то постоянные рабочие места оснащают кондиционерами либо предусматривают душирование наружным воздухом.
Все данные рассчитываются на этапе подготовки проектно-сметной документации. При проектировании вентиляционной системы необходимо выполнить ряд задач:
- Разработка и утверждение технического задания, включающее требования по организации воздухообмена;
- Расчет общеобменной, местной вентиляции с целью определения сечения и мест расположения воздуховодов;
- Подбор оборудования на основании рассчитанных характеристик;
- Подготовка рабочего чертежа, аксонометрии и схемы.
Рассчитанные в итоге показатели температуры, влажности воздуха должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека, его оптимальное состояние.
Список оборудования:
Приточная установка — может быть как моноблочной, так и наборной. Состоит из корпуса, фильтров очистки, вентилятора, воздушного клапана, нагревателя и шумоглушителя. По функциональным возможностям приточные вентиляционные установки разделяют:
- с нагревом/охлаждением;
- с рециркуляцией;
- с автоматикой и управлением.
Вытяжные вентиляторы — устройства, предназначенные для отведения воздуха. Место расположения: в вентиляционном канале, потолке или стене. Вентиляторы классифицируют:
- осевые;
- канальные;
- напольные;
- потолочные.
Воздуховоды — выполнены из пластика или стали (оцинкованной, нержавеющей, черного металла). Могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Диаметр воздуховодов от 100 — 2000 мм.
