Расчет промышленной вытяжной вентиляционной системы

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

1 Санитарные требования

Чтобы рассчитать объем воздуха для вентиляции, который она должна подавать в помещение и наоборот, удалять из него, нужно ознакомиться с требованиями СНиП 31−01−2003 и СП 60.13330.2012. Первым документом установлены санитарные требования к вентиляционным системам жилых зданий.

Для расчетов по СНиП берется два типа параметров: расход объема воздуха за единицу времени (куб. м/час) и часовая кратность (сколько раз на протяжении одного часа проходит полный цикл воздухообмена в комнате). Эти параметры зависят от предназначения помещения:

• 1 раз/час — спальня, детская гостиная;
• 25 куб. м./час — туалет, ванная комната;
• 60 куб. м./час — кухня с электроплитой;
• 1 раз/час + 100 куб. м./час — кухня с газовой плитой, топочная с котлом, работающим на твердом топливе;
• 90 куб. м./час — помещение для стирки и сушилки;
• 0,2 раза/час — подсобные помещения (гардеробная, кладовка и пр.);
• 0,5 раз/час — кабинет, библиотека;
• 3 раза/час + V воздуха на горение — котельные, оборудованные тепловым генератором на природном газе.

При выключенном оборудовании и отсутствии людей в помещении СНиП предусмотрено снижение нагрузки на вентиляцию. Например, часовая кратность снижается до коэффициента 0,2 в жилых комнатах и до 0,5 в технических помещениях. Исключением являются помещения, в которых установлено газовое оборудование. Согласно СНиП объем вытяжки должен быть равен объему притока.

Требования к вентиляции по СП 60.13330.2012 намного проще. Параметры необходимого воздухообмена зависят от количества человек, находящихся в помещении больше двух часов:

• Если в жилой квартире на одного члена семьи приходиться более 20 кв. м, вентиляционная система должна обеспечивать на каждого проживающего 30 куб. м/ч свежего воздуха.
• Когда на одного жильца приходится менее 20 квадратов площади квартиры, объем приточного воздуха можно посчитать по площади — 3 куб. м/ч на 1 кв. м.
• При отсутствии в квартире открывающихся окон и форточек вентиляция должна обеспечивать 60 куб. м/ч чистого воздуха на каждого человека независимо от общей площади жилья.

Несмотря на то что требования по нормативным документам несколько отличаются, они друг другу не противоречат. Предварительные расчеты выполняются согласно нормам СНиП. Полученные результаты сверяются с требованиями СП. При необходимости делается корректировка параметров.

Вытяжная вентиляция на кухне

Но внешняя красота – это не самое главное. Основная задача этого прибора – избавить помещение кухни от запахов, гари, копоти и жира, которые появляются во время приготовления пищи. Вытяжная вентиляция удаляет испарения, исходящие от разного рода нагревательных приборов. Она предотвращает появление грязного налета на потолке и на поверхности стен. Это позволяет выполнять косметический ремонт гораздо реже, что сэкономит значительную сумму денег. Меньше времени понадобится и на проведение генеральной уборки.

Справиться с задачей очистки атмосферы в помещении может устройство, способное пропустить через свои фильтры определенное количество воздуха. А для этого надо подобрать прибор с вентилятором нужной мощности. Как рассчитать мощность устройства?

Административные и бытовые здания

Как уже упоминалось, показатели кратности имеют различные значения для разных зданий, при этом в части случаев эксплуатация систем обеспечения ротации воздушных масс, предусматривает использование естественной вентиляции и в холодное время года. При этом, в части используемых помещений, например душевых и уборных вытяжная система вентиляции должна работать более интенсивно, чем система подачи свежего кислорода в комнатах общего назначения. Так, параметры ежечасно удаляемого из помещений душевых воздуха с паром должна исходить из расчета 75 м³/ч из расчета на 1 сетку, а при организации удаления загрязненного воздуха из уборных из расчета 25 м³/ч на 1 писсуар и 50 м³/ч на 1 унитаз.

Таблица кратности для торговых помещений.

При обеспечении смены воздуха в кафе организация системы вентиляции и кондиционирования должна обеспечить кратность замены воздуха в приточной системе на уровне 3 ед/ч, для системы вытяжки этот показатель должен составлять 2 ед/час. Расчет системы полной замены воздуха в торговом зале зависит от типа используемой вентиляции. Так, если при наличии вентиляции приточно-вытяжного типа кратность замены воздуха определяется расчетным путем для всех типов торговых залов, то при обустройстве сооружения вытяжкой, не обеспечивающей приток воздуха, кратность воздухообмена должна составлять 1,5 ед/ч.

Таблица кратности для помещений кафе

При использовании помещений, обладающих большим количеством пара, влаги, тепла или газа, расчет воздухообмена может вестись исходя из имеющегося избытка. Для того, чтобы рассчитать воздухообмен по теплоизбыткам используется формула (4):

где Qпом – количество выделяемой в помещение теплоты;
ρ – плотность воздуха;
c — теплоемкость воздуха;
t вывод — температура воздуха, удаляемого при помощи вентиляции;
t подав — температура воздуха, подаваемого в помещение.

Организация системы обмена воздуха в котельной исходит из типа используемого котла и должна обеспечивать 1-3 кратную замену всего объема кислорода в течение часа.

Основная задача вентиляции

Современные системы вентиляции могут выполнять множество функций. Среди них выделяют основные задачи:

• Вывод чрезмерного количества влаги из определенной зоны.
• Избавление от производственных вредных элементов, которые выделяются во время работы. Их концентрация в воздухе регламентирована нормативными актами. Для любого вида производственных помещений установлены определенные требования.
• Вывод загрязняющих элементов на определенную высоту для рассеивания.
• Фильтрация поступившего грязного воздуха из промышленного помещения.
• Заполнение помещений чистым воздухом с улицы, причем производится его фильтрация.
• Регулировка температуры: выведение нагретого во время работы воздуха (может появляться от нагреваемых изделий, работающих станков, веществ, которые начинают вступать в химические реакции).
• Повышение влажности воздуха в помещении, а также воздушных масс, которые всасываются с улицы.
• Обогрев или охлаждение поступающего воздуха.

Виды загрязнений воздуха

Перед тем, как приступить к расчетным работам, необходимо выяснить, какие источники загрязнения имеются. В настоящее время на производстве встречаются следующие типы вредных выделений:

• излишки теплоты от работающего оборудования, нагреваемых веществ и прочее;
• испарения, пары и газы, содержащие вредные вещества;
• выделение взрывоопасных газов;
• избыток влажности;
• выделения от людей.

Расчет необходимо выполнять по каждому из видов загрязнений. При этом их не суммируют, а принимают за конечный наибольший результат вычислений. Например, если больше всего необходимо воздуха для удаления химического загрязнения воздуха, то именно этот расчет и будет принят для вычисления необходимого объема общеобменной вентиляции и мощностей вытяжки.

Вентиляция металлургического цеха

Расчет вытяжной вентиляции цеха основывается на удалении теплоизбытков от доменных печей. Кроме того, аспирационные устройства предназначены для отведения избыточного количества пыли, образующегося, например, при использовании твердого топлива (уголь). Система аспирации оснащается электрофильтрами, рукавными фильтрующими устройствами, которые отличаются высокой производительной мощностью. Отделения подачи топлива к доменным печам оборудуются системами отопления, кондиционирования, вентилирования.

Примеры расчета расхода воздухопотока основываются на учете факторов:

• применение вентиляторов мощностью несколько сотен кВт;
• чрезмерная запыленность воздушной среды;
• опасность возникновения пожара в некоторых зонах;
• необходимость обеспечения приемлемых условий труда персонала;
• поддержание заданных температурных параметров;
• обеспечение простого, малозатратного техобслуживания.

Основная задача вентиляции

Современные системы вентиляции могут выполнять множество функций. Среди них выделяют основные задачи:

• Вывод чрезмерного количества влаги из определенной зоны.
• Избавление от производственных вредных элементов, которые выделяются во время работы. Их концентрация в воздухе регламентирована нормативными актами. Для любого вида производственных помещений установлены определенные требования.
• Вывод загрязняющих элементов на определенную высоту для рассеивания.
• Фильтрация поступившего грязного воздуха из промышленного помещения.
• Заполнение помещений чистым воздухом с улицы, причем производится его фильтрация.
• Регулировка температуры: выведение нагретого во время работы воздуха (может появляться от нагреваемых изделий, работающих станков, веществ, которые начинают вступать в химические реакции).
• Повышение влажности воздуха в помещении, а также воздушных масс, которые всасываются с улицы.
• Обогрев или охлаждение поступающего воздуха.

Вентилирование мясной промышленности

Примеры расчета вентсистемы основываются на специфике функционирования различных отделений:

• сырьевое, машинное, шприцовочное, отделение полуфабрикатов: общая принудительная вытяжка из верхнего яруса, там же находится приток свежего воздуха, подаваемый вниз равномерно по всему помещению;
• вентиляция колбасного цеха (твердокопченые колбасы, свинокопчености), термических, субпродуктовых отделений: общая механическая с дополнительной местной, летом приток в верхнюю зону естественный (зимой – с механическим побуждением);
• пельменный отсек: применяются локальные вытяжки, приточные установки в верхней зоне подают поток равномерно, скорость движения небольшая;
• дымогенераторные зоны: общее вытяжное вентилирование из верхнего яруса, приток подается непосредственно в рабочую область механическим способом зимой и в межсезонье, естественная подача – летом.

Устройство вытяжного промышленного вентилятора и принцип работы

Общее устройство промышленных вентиляторов представляет собой конструкцию, состоящую из нескольких элементов:

• Рабочее колесо с лопастями.
• Корпус, к которому крепится защитный кожух и защитная сетка.
• Электродвигатель, соединенный напрямую или при посредстве редуктора с рабочим колесом.

Конструкция осевого вытяжного вентилятора

Особых требований к бесшумности работы обычно не предъявляется, поэтому промышленные вентиляторы обычно отличаются высоким уровнем шума: на промышленных предприятиях это обычно не воспринимается как критический недостаток. Если же техническим регламентом требуется установить лимит уровня шума (например, в лечебных, административных учреждениях), можно подобрать модели с улучшенной шумоизоляцией.

При включении устройства, за счет вращения рабочего колеса с закрепленными лопастями, создается воздушная тяга. Загрязненный воздух засасывается вентилятором и направляется в воздушные короба, откуда, через выходные вентиляционные отверстия выбрасывается наружу здания.

В некоторых модификациях удаление воздуха из цехов производится напрямую, через отверстия в стенах или окна.

Эффективная вентиляция покрасочного цеха — принципы проектирования

Вентиляционные приточно-вытяжные системы смешанного типа (местные и общеобменные) способствуют созданию безопасного для здоровья микроклимата лишь при условии обеспечения достаточного воздухообмена. При значительной концентрации вредностей, выделяемых в процессе окрашивания крупногабаритных деталей методом порошкового напыления, задача вентиляции покрасочного цеха сводится к соблюдению пожарной безопасности путем достижения значений ПДК.

Источники

• https://m-e-g-a.ru/ventilyatsiya/kak-sostavlyaetsya-proekt-ventilyatsii-tseha
• https://ecoenergovent.ru/info/sistema-ventilyaiya-i-kondiionirovanie-v-proizvodstvennom-ehe
• https://www.AirClimat.ru/Ventilyatsiya-tseha.htm
• https://foundmaster.ru/climatic/ventilyatsiya-proizvodstvennogo-tseha.html
• https://www.PromKlimat.ru/Ventilyatsiya-tseha.htm
• https://www.air-ventilation.ru/ventilyatsiya-proizvodstva.htm
• https://otivent.com/ventiljacija-proizvodstvennyh-pomeshhenij
• https://foundmaster.ru/ventilation/ventilyatsiya-goryachego-tseha-osobennosti-ustanovki.html
• http://www.provento-ventilation.ru/info/articles/ventilyatsiya-pokrasochnogo-tsekha/

Расчёт вытяжной вентиляции

Расчёт вытяжной вентиляции также ведётся с учетом требований сводов правил, список которых приведён выше. Например, однократный воздухообмен в магазине будет означать, что производительность вытяжной системы также должна составлять 1 объём помещения в час (150 м3/ч для рассмотренного магазина).

Однако при расчёте вытяжной вентиляции есть одна особенность. В «чистых» помещениях (офисы, кабинеты, переговорные, жилые комнаты и другие помещения с постоянным пребыванием человека) рекомендуется, чтобы расход вытяжного воздуха был на 10-30 % меньше расхода приточного воздуха. Это делается для того, чтобы «лишний» воздух уходил в смежные помещения — в коридоры и технические помещения. Тем самым обеспечивается защита от перетекания запахов из смежных помещений и жилые и офисные зоны.

Кроме того, на любом объекте есть помещения, где предусматривается только вытяжка — санузлы, душевые, технические помещения, гардеробы и другие. Как правило, нормы предписывают устраивать для них отдельные вытяжные системы. При этом расчёт вытяжных систем ведётся исходя из следующих цифр:

• Вытяжка от одного унитаза: 50 м3/ч
• Вытяжка от одной раковины: 25 м3/ч
• Вытяжка от одной душевой кабинки: 75 м3/ч
• Вытяжка из технических помещений: 1 крат.

Основная задача вентиляции

Современные системы вентиляции могут выполнять множество функций. Среди них выделяют основные задачи:

• Вывод чрезмерного количества влаги из определенной зоны.
• Избавление от производственных вредных элементов, которые выделяются во время работы. Их концентрация в воздухе регламентирована нормативными актами. Для любого вида производственных помещений установлены определенные требования.
• Вывод загрязняющих элементов на определенную высоту для рассеивания.
• Фильтрация поступившего грязного воздуха из промышленного помещения.
• Заполнение помещений чистым воздухом с улицы, причем производится его фильтрация.
• Регулировка температуры: выведение нагретого во время работы воздуха (может появляться от нагреваемых изделий, работающих станков, веществ, которые начинают вступать в химические реакции).
• Повышение влажности воздуха в помещении, а также воздушных масс, которые всасываются с улицы.
• Обогрев или охлаждение поступающего воздуха.

Местная приточная система в помещении

Требования к вентиляции производственных помещений не всегда удовлетворяются общеобменной вентиляцией. И тогда устанавливается местная приточная система.

Виды местной приточной вентиляции:

• воздушно-тепловые завесы;
• воздушные души;
• оазисы;
• воздушные завесы.

Воздушный душ это поток чистого воздуха, направленный на рабочее место. Цель его — усилить теплоотдачу организма сотрудника и предотвратить перегрев.

Установки душирования могут быть:

• стационарными;
• мобильными.

Душирование организуется в горячих цехах, а также при инфракрасном облучении персонала более 350 Вт/кв. метр.

Нормы вентиляции производственных помещений такого типа зависят от тяжести работы, температуры воздуха в цехе и интенсивности ИК-облучения. В среднем температура воздуха в воздушном душе от +18 до +24 градусов. Двигается поток со скоростью от 0,5 до 3,5 метра в секунду. Скорость прямо пропорциональна температуре воздуха и интенсивности облучения. А температура приточного потока обратно пропорциональна этим показателям.

Воздушные оазисы обслуживают целый участок цеха, который отгораживается от остальной площади легкими ширмами. На участке воздух двигается с рассчитанной скоростью и температурой. В оазисе кратность вентиляции промышленного помещения тщательно рассчитывается.

Воздушно-тепловые и воздушные завесы предназначены для предупреждения переохлаждения сотрудников и выхолаживания помещений через открытые двери или проемы.

Существует 2 вида завес:

• с подогревом приточного воздуха;
• без подогрева.

Общеобменная вентиляция необходима в тех случаях, когда влага, жар и загрязнения поступают по всему объему цеха и с помощью локальных мер нормы вентиляции производственных помещений соблюсти невозможно. При общеобменной системе вентиляции отработанный воздух в производственном помещении разбавляется чистым до требований санитарно-гигиенического контроля. Это не экономная и не очень эффективная система.

Для предотвращения подсоса грязного воздуха из цеха, вентиляционные камеры и воздуховоды тщательно уплотняются и монтируется вентиляция производственного помещения в наиболее чистых местах.

Согласно нормам санитарно-гигиенического контроля вентиляционных систем производственных помещений, все составляющие содержатся в чистоте и проходят периодические проверки.

Места притока

Естественной тягой свежий воздух поступает в дом через приоткрытые окна, правда, тогда улетучивается и большая часть домашнего тепла. Чтобы избежать теплопотерь, используются КИВ (приточные клапаны), которые постоянно пропускают определённый объем воздуха.

Патрубок, ограниченный решетками, проходит стену насквозь. Положением крышки регулируется скорость потока от 40 до 100 м3/час. Располагается установка далеко от дверей, чаще за радиаторами, выше 2 м над уровнем земли. Базовые клапаны регулируются вручную.

Рис. 2 — Приточный клапан КИВ

Автоматические проветриватели (бризеры) настраиваются датчиками влажности, температуры, что экономит время и до 5% расходов на отопление. Внутри корпуса имеется встроенный вентилятор, которому задаются параметры на определенный объем воздуха (мощность 3-7 Вт). Скорость притока регулируется от 12 до 150 м3/час.

Установки создают избыточное давление в помещениях, которое помогает продвигать застоявшийся воздух в каналах с естественной тягой (даже, если тяга слабая). Проветриватели часто комплектуются фильтрами для удаления пыли (тонкой очистки – F или грубой — G), ионизаторами, калориферами для обогрева притока.

Приточная вентиляция с водяным контуром обогрева требует гидравлической обвязки, которую желательно сделать до чистовой отделки стен. При этом калорифер становится чувствительным к морозу, может промерзать. Электрические установки менее требовательные, но увеличивают потребление энергии в доме.

Новые поколения бризеров оснащаются системами климат-контроля и целым набором фильтров, задерживающих пыльцу, тяжелые металлы, бактерии. Правда, покупка и эксплуатация прибора (затраты на электроэнергию, замена фильтров) обходятся дорого.

В домах с площадью больше 150 м2 рациональнее оборудовать систему воздуховодов с механическим побуждением. Где уличный воздух максимально подготавливается перед поступлением в комнату и разносится вентиляторами в разные помещения по сети воздуховодов. Исключение — индивидуальный приток должен обслуживать кухню, гараж, с/у, ванную.

Рис. 4 — Механическая вентиляция частного дома

Как выполняется расчет?

На сегодняшний день существует несколько способов, позволяющих выполнить самостоятельный расчет воздушного обмена в разных по назначению помещениях.

Наиболее простыми способами является обустройство:

• на параметрах общей площади помещения;
• в соответствии с санитарными и гигиеническими нормами;
• согласно кратностям.

При наличии источников локального выброса вредных или загрязняющих веществ, рекомендуется устанавливать улавливающие и удаляющие установки в виде зонтичных отсосов.

Некоторыми производителями, выпускающими сложное оборудование, приборы изначально комплектуются отсосами, которые достаточно только подвести к воздуховодам.

Во всех остальных случаях требуется выполнить самостоятельные расчёты и правильно подобрать вентилирующее оборудование для производственного помещения.

Расчёты осуществляются в соответствии с размерами источников загрязнения (a*b) или его диаметром (d), при учёте скорости воздушного движения (ϑв) и всасывания (ϑ3), а также уровня размещения устройства (z).

• расчёт габаритов: A=a+0.8z, B=b+0.8z, при наличии круглых отсосов D=d+0.8z
• расчет объёма удаляемых воздушных масс: L=3600ϑхSз

Если нет уверенности в собственных силах, целесообразно доверить выполнение расчётов и подбор вентиляционной системы специалистам.

Разновидности воздухообмена

Вне зависимости от вида промышленного производства к качеству воздуха предъявлены очень жесткие требования. Есть специальные нормативные акты на содержание разных частиц. Чтобы полностью соблюсти все требования санитарных правил, созданы разные виды вытяжных систем. От применяемого способа воздухообмена будет зависеть качество воздуха. На сегодняшний день в промышленности применяются такие разновидности вентиляции:

• Приточно-вытяжные системы с искусственным побуждением, которые применяются для регулировки воздухообмена на больших площадях.
• Местная вытяжная система, ее применяют на производствах, в которых находятся локальные места выброса ядовитых, загрязняющих и токсичных элементов. Ее монтируют поблизости от участка выброса.
• Аэрация, то есть общеобменная вентиляционная система с естественным источником. Это оборудование регулирует воздушный обмен во всем помещении. Применяется лишь на крупных производствах, к примеру, в цехах без отопительной системы. Это наиболее старый способ вентиляции, на сегодняшний день он применяется очень редко, поскольку не может регулировать режим температуры и плохо очищает воздух.