Как рассчитать приточно-вытяжную систему вентиляции производственного помещения

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.

Требования к промышленным вентиляционным системам

Независимо от того, каким образом осуществляется воздухообмен, в цехах, офисах организаций должны соблюдаться санитарные стандарты, определенные СНиП. Из ключевых положений стоит сказать о наиболее существенных:

Система вентилирования должна присутствовать на производстве любого рода: при этом не имеет значения, в какой степени загрязнена окружающая среда и сколько сотрудников работает.
Обустройство вентиляционной системы не должно повлечь за собой еще одно загрязнение. В новом оборудовании подобный «вариант» исключен: данное требование относится к устаревшим установкам.
Работающая система вентиляции не должна стать источником шума, превышающего санитарные нормы.
На загрязненных производствах объем удаляемого воздуха должен превышать количество приточного. В помещениях, где загрязненные вещества отсутствуют (например, в кабинетах), необходимо создать обратную ситуацию. Т. е. выход меньше, приток больше. Тогда удаляемые потоки из цехов не попадут в находящиеся рядом помещения, где воздух чистый изначально. В иных случаях нужно соблюдать баланс выхода и притока.
Вентиляционные установки, их монтаж регламентируются специальными пунктами СНиПа

Система может быть любой, важно лишь, чтобы предписанные санитарные нормы с ее помощью выполнялись.

В чем заключаются особенности вентиляции цехов?

Естественная вентиляция происходит благодаря разности температур и теплового напора. Она может быть неорганизованной (проветривание) —  поступление и удаление воздуха происходит через окно, форточку, фрамугу, другие проемы и др. Организованная вентиляция (аэрация) осуществляется с использованием аэрационных фонарей, если они есть, либо специальных каналов или шахт. 

Благодаря возможностям механической вентиляции воздух, поступающий в помещение, можно изменить по таким параметрам как: влажность и температура, очистить его от пыли, газа, примесей. 

Когда вредные вещества, тепло и влага распределяются по всей площади производственного помещения, необходимо применение общеобменной вентиляции. В таких ситуациях применение местных отсосов не эффективно и не обосновано. Задача такой системы — поддержание воздуха рабочей зоны на уровне допустимых по гигиеническим и санитарным нормам показателей.

Справиться с задачей очистки конкретного рабочего места помогают приборы для местной вентиляции. Такие устройства включают отсосы открытого типа с защитно-обеспыливающими кожухами, вытяжные шкафы, бортовые отсосы, шарнирно-телескопические отсосы, перемещаемые отсосы, вытяжные зонты, укрытия-боксы, камеры и кабины.

В соответствии с принципом работы устройства для притока воздуха позволяют обработать поступающие воздушные массы: подогреть/охладить, увлажнить/высушить, очистить от пыли и газов. Вытяжные устройства вентиляции направлены на удаление отработанного воздуха. 

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.

Монтаж приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией

Зимой обогретое жильё может очень быстро отдавать тёплый прогретый воздух, при этом много энергии затрачивается на обогрев поступающего, холодного. Вентиляция «с погашением» — это система, в которой установлен специальный прибор — рекуператор. Благодаря его теплообменнику, воздух, входящий с улицы, подогревается от выходящего тёплого, не смешиваясь с ним.

В случае если в вентиляционную схему включён рекуператор, входные и выходные каналы должны сходиться и проходить параллельно в корпусе прибора.

Не советуется располагать рекуператор над жилыми комнатами. Лучше разместить его в коридоре или подсобном помещении.

Учитывать нужно, в каком положении советуется устанавливать конкретную модель. Иногда приборы должны устанавливаться только вертикально, или только плашмя.

Если в конструкции рекуператора предусмотрен сбор влаги, он должен располагаться только в тёплом помещении. Слив делается под наклоном к ближайшему стояку канализации.

Обратите внимание на рекуператоры с кассетами из целлюлозы. Такие приборы не столь подвержены обледенению, не требуют монтажа слива

Кроме того, впитавшись в целлюлозные стенки, влага попадает в канал входящего потока и увлажняет его. Таким образом, рекуператор становится немного увлажнителем.

Приточная система

Ее назначение – «вливание» в помещения новых потоков извне. Общеобменная вентиляция монтируется там, где температура выше нормы, а вредных веществ сравнительно немного. Отработанный воздух выводится наружу посредством естественной вентиляции – по шахтам через фрамуги. Попутно потоки с грязными частицами подпирает воздух извне, нагнетаемый центробежными либо осевыми вентиляторами. Иногда, если это необходимо, с ними используют калориферы, увлажняющие и подогревающие входные потоки. Их объем регулируют посредством специальных заслонок, клапанов. Приточная система бывает двух типов:

Приточная вентиляция позволяет нагревать, осушать или наоборот, увлажнять, охлаждать подаваемый извне воздух.

Особенности производственной вентиляции

Вентиляция приточно-вытяжная в цехах работает непрерывно в усиленном режиме

Цех, участок и другие производственные помещения требуют особой системы кондиционирования. Она будет отличаться от бытовой или офисной. Это связано с особенностями самого помещения. На производстве часто в процессе работы образуется пыль и грязь, вредные испарения на химических заводах, появляется излишняя влага. Справиться с этими проблемами может профессиональная вентиляционная система. Она представляет собой целый комплекс инженерных решений, направленных на бесперебойную очистку воздушных масс и приток кислорода без нарушения технологического процесса.

Основные задачи, которые выполняет производственная вентиляция:

• Поддержка воздухообмена с заданной частотой. Согласно санитарным нормам, воздух должен обновляться раз в два часа. Этот показатель может меняться в зависимости от типа производства.
• Обеспечение продвижения воздушных потоков.
• Удаление из помещения пыли, запахов, газов, излишнего тепла.
• Создание подходящего для работы микроклимата.

Пример местной вентиляции в сварочном цеху — вредные соединения устраняются на месте

Инженерный комплекс производственной вентиляции можно разделить на два типа:

• Местная. Ее главной задачей является локальное устранение вредных веществ в месте их образования. Источник вредоносных испарений закрывается со всех сторон щитами в виде колпака, благодаря чему вещества не попадают в воздух.
• Общеобменная. Отвечает за очистку воздушных масс во всех помещениях производства.

По принципу действия производственные системы можно разделить на следующие виды:

• Вентиляция приточного типа. Обеспечивает свободное поступление свежего воздуха в помещение. В таких системах широко распространены канальные вентиляторы.
• Вытяжного типа. Загрязненные воздушные потоки удаляются, а новый воздух поступает неорганизованно через двери, окна, щели и другие проемы. Вытяжная вентиляция производственных помещений применяется в цехах, где ведутся работы, связанные с вредными веществами, излишней влагой или теплотой, а также там, где работает много людей.
• Приточно-вытяжного типа. Совмещает в себе оба предыдущих вида.

Если выбирается приточная вентиляция, существует классификация по установкам:

• Моноблочные. Приборы отличаются простотой эксплуатации и обслуживания, но имеют высокую стоимость. К блоку подключаются воздуховоды и питание.
• Наборные. Устройства, требующие специальных навыков по установке вентиляции на производстве. Отличаются невысокой ценой.

Способы распространения воздуха

Приточно-вытяжная вентиляция

В любом помещении циркуляция воздуха может происходить путем перемешивания или вытеснения. В первом случае на потолочные и стеновые площадки ставятся диффузоры, через которые поступают свежие воздушные потоки. Внутри здания они перемешиваются с отработанными и затем удаляются через диффузионный клапан.

При вытеснении в нижней части помещения устанавливаются воздушные распределители с низкой скоростью, благодаря которым осуществляется принудительная подача свежего воздуха. Новые охлажденные воздушные потоки распределяются по нижней части, теплые поступают наверх и удаляются через вентиляцию крыши естественным образом.

Расчет вентиляции цеха

Для того чтобы спроектировать и установить вентиляцию необходимо качественно и с высокой точностью рассчитать масштабы ее работы. Расчет системы вентиляции цеха осуществляется на основе данных об объемах выделяемых вредных веществ, тепла и различных справочных показателей.

Расчет системы вентиляции цеха выполняется отдельно по каждому из видов загрязнений:

По излишкам тепла

Q = Qu + (3,6V — cQu * (Tz — Tp) / c * (T1 — Tp)), где

Qu (м3) — объем, который отводится местным отсосом;
V (Ватт) — количество теплоты, которое выделяет продукция или оборудование;
с (кДж) — показатель теплоемкости = 1,2 кДж (справочная информация);
Tz (°C) — t загрязненного воздуха, отводимого от рабочего места;
Tp (°C) — t приточных воздушных масс
T1 — t воздуха, удаляемого вентиляцией общеобменного типа.

Для взрывоопасного или токсичного производства

При таких расчетах ключевая задача — разбавить токсичные выбросы и испарения до предельного допустимого уровня

Q = Qu + (M — Qu(Km — Kp)/(Ku — Kp)), где

M (мг*час) — масса токсичных веществ, выделяемых за один час;
Km (мг/м3) — содержание токсичных веществ в воздухе, отводимых местными системами;
Kp (мг/м3) — количество отравляющих веществ в приточных воздушных массах;
Ku (мг/м3) — содержание токсичных веществ в воздухе, отводимое общеобменными системами.

По излишкам влаги

Q = Qu + (W — 1,2 (Om — Op) / O1 — Op)), где

W (мг*час) — количесиво влаги, которое попадает в помещение цеха за 1 час;
Om (грамм*кг) — объем пара, отводимый локальными системами;
Op (грамм*кг) — показатель влажности приточного воздуха;
O1 (грамм*кг) — количество пара, отводимое общеобменной системой.

По выделениям от персонала

Q = N * m, где

N — число работников
m — расход воздуха из расчета на 1 чел*час (согласно СНиП составляет 30 м3 на человека в проветриваемом помещении, 60м3 — в нерповетриваемом).

Расчет вытяжной вентиляции цеха

Определить количество вытяжного воздуха можно по следующей формуле:

L = 3600 * V * S, где

L (м3) — расход воздуха;
V — скорость воздушного потока в вытяжном устройстве;
S — площадь проема установки вытяжного типа.

Классификация промышленной вентиляции

По способу подачи воздушных масс вентиляция в цеху подразделяется на естественную и искусственную:

• Естественная. Воздухообмен осуществляется по законам физики и аэродинамики: движение воздуха побуждается за счет разницы температуры или давления внутри и снаружи помещения. Через приточные решетки в цех засасывается уличный воздух. Он «выдавливает» отработанный воздух через вытяжные отверстия.
• Искусственная. Воздухообмен осуществляется благодаря механическому побуждению с помощью вентиляторов. Основной тип вентилирование производственных помещений. Позволяет проводить предварительную подготовку входящего воздуха, а также фильтрацию выходящего.

Схема систем вентилирования

По направлению движения воздуха вентсистема подразделяется на приточную и вытяжную:

• Приточная. Основная задача – подача свежего воздуха внутрь цеха. Может быть с искусственным и естественным побуждением. Она представлена канальными вентиляторами, засасывающими воздух снаружи. Часто оборудуется калориферами.
• Вытяжная. Основная задача – удаление отработанного воздуха через вытяжные отверстия. Часто оборудуется фильтрами для предотвращения попадания в атмосферу отработанных продуктов производства.

Вместе они составляют приточно-вытяжную систему вентилирования. Это основа качественного микроклимат любого помещения.

Вы можете спроектировать сплит-систему любой классификации, обратившись в компанию https://fesdem.ru/.

По области действия подразделяется на общеобменную и местную:

Общеобменная. Основная задача – вентилирование всего цеха. В чистом виде применяется, когда на производстве не выделяются вредные химические соединения. Чаще комбинируется с местной.

Общеобменная вентиляция

Местная. Точечная система удаления загрязненного воздуха из определенной области производственного помещения. Классический вариант — это местные вытяжки, установленные над конкретным рабочим местом или станком. Приточная система вентилирования может быть выполнена в виде воздушного душа, завесы или отдельной зоны с контролируемым составом воздуха.

Любая вентсистема на производстве работает по двум основным принципам:

• Перемешивание. Воздух подаётся через потолочные или стеновые приточные отверстия, смешивается с отработанным и удаляется посредством вытяжек.
• Вытеснение. Система механической приточной вентиляции монтируется уровне пола. Подаётся более холодный уличный воздух, вытесняющий отработанный теплый к верху, где установлены вытяжки.

Вытесняющая вентиляция

Естественная вентиляция

Ее работа связана с физическими свойствами воздуха: изменениями его температуры и давления внутри здания и вне их пределов. Есть два варианта естественного воздухообмена:

1. Неорганизованный. Наиболее простой метод, подразумевающий попадание воздуха внутрь и проветривание за счет негерметичности здания, через зазоры. Неорганизованная вентиляция не в состоянии обеспечить комфортный и постоянный микроклимат.
2. Организованный. В этом случае используются форточки, окна, вытяжные шахты. Они позволяют регулировать объем поступаемого потока. Чтобы его усилить, иногда над рабочим местом (например, кузнечным горном, прессом и т. п.) устанавливают зонт-дефлектор, увеличивающий тягу благодаря разнице давления внизу и вверху (как в дровяной печи). Для поступления свежих потоков могут использоваться воздуховоды с установленными в них фильтрами.

Основной плюс этого способа воздухообмена – отсутствие капитальных вложений.

Система фильтрации

Принцип работы обратного клапана: клапан открыт при оптимальном движении потоков, создавая некоторые сопротивления воздушным потокам. При возникновении обратной тяги он автоматически закрывается с целью исключения поступления в помещение запахов, пыли и холодного воздуха.

Заборные решетки — классифицируются в зависимости от места установки, назначения, конструкции, формы или размера, а также способа монтажа.

Шумоглушитель — обладает звукопоглощающим эффектом для снижения шума при работе вентиляторов.

Калорифер — бывает двух видов: электрический (не требует сложного монтажа) или водяной (более выгодные и практичные).

Рекуператор — оснащен теплообменником с 2-мя камерами, пропускающие через себя поступающий и вытяжной поток. Теплообмен осуществляется за счет разности температуры, в помещение уже подается теплый воздух. Наиболее выгодное с экономической точки зрения решение (значительное сокращение расходов на электроэнергию).

Система автоматики и управления — выполняет контроль как отдельных устройств и элементов, так и комплексной сети. Обеспечивает поддержание заданной температуры, влажности и других параметров.

Виды воздухообмена, применяемые на производстве

В зависимости от способа воздействия воздухообмен в производственном помещении может быть представлен:

• устройством приточного типа;
• устройством вытяжного типа;
• устройством комбинированного типа.

Первый вариант заключается в естественном поступлении свежих воздушных масс в объемах, которые являются достаточными для целевой работоспособности производственных площадей.

Чаще всего такая система представлена канальными вентиляторами, способными обеспечивать принудительный доступ воздуха и естественный вынос загрязненных воздушных масс за пределы помещения.

Особенностью вентилирования вытяжного типа является удаление отработанного воздуха и замена его чистыми воздушными массами, поступающими в неорганизованном виде, посредством дверей, окон и стеновых проемов. Это основной вариант вентилирования на крупных производствах с вредными веществами, повышенной влажностью, а также высокотемпературными режимами. Самым простым устройством является установка, представленная электродвигателем и вентилятором, а также при необходимости дополненная фильтрующей системой или разветвленным воздуховодом.

Комбинированный вариант вентилирования удачно сочетает в себе поступление свежего воздуха с выведением отработанных воздушных масс посредством вытеснения или перемешивания. Второй способ заключается в установке на верхней части помещения высокоскоростных диффузоров на принудительное поступление уличного свежего воздуха и диффузионных клапанов на вывод отработанных воздушных масс. Процесс вытеснения основан на монтаже в нижней части помещения нескольких распределителей с низкой скоростью, способных обеспечивать принудительный приток чистого воздуха.

Производственное помещение, оборудованное вентиляцией

Основные элементы аэрации естественного, организованного и управляемого типа чаще всего представлены:

• Створными переплетами на вращательной оси верхнего, среднего и нижнего типа. Нижнее осевое вращение створок применяется при необходимости направить воздушный поток вверх.
• Фонарями в виде специальных конструкций кровельной части строения. Такие устройства в значительной степени повышают показатели высоты вытяжного проёма, а также направлены на усиление тепловых и ветровых потоков.
• Шахтными и трубными вытяжками, повышающими высоту вытяжного проёма, если конструкцией не предусмотрено наличие фонарей.
• Дефлекторами, повышающими показатели теплового и ветрового напора, и устанавливаемыми на вытяжных кровельных трубах или шахтах.

По характеру функционирования, вентиляция может быть представлена:

• общим обменным оборудованием, обеспечивающим полноценный воздухообмен в помещении;
• местными устройствами, осуществляющими замену воздушных масс в конкретной части помещения.

Посредством вентилирования механического типа может осуществляться общая обменная вентиляция приточного, вытяжного и комбинированного типа.

При необходимости, используются дополнительные функции вентиляционной системы, которые могут быть представлены кондиционированием, фильтрацией, подогревом или охлаждением, увлажнением или осушением, а также ионизацией воздуха.