Основные методы расчетов системы вентиляции

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

Исходные данные для вычислений

Когда известна схема вентиляционной системы, размеры всех воздухопроводов подобраны и определено дополнительное оборудование, схему изображают во фронтальной изометрической проекции, то есть аксонометрии. Если ее выполнить в соответствии с действующими стандартами, то на чертежах (или эскизах) будет видна вся информация, необходимая для расчета.

1. С помощью поэтажных планировок можно определить длины горизонтальных участков воздухопроводов. Если же на аксонометрической схеме проставлены отметки высот, на которых проходят каналы, то протяженность горизонтальных участков тоже станет известна. В противном случае потребуются разрезы здания с проложенными трассами воздухопроводов. И в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров по месту прокладки.
2. На схеме должно быть изображено с помощью условных обозначений все дополнительное оборудование, установленное в каналах. Это могут быть диафрагмы, заслонки с электроприводом, противопожарные клапаны, а также устройства для раздачи или вытяжки воздуха (решетки, панели, зонты, диффузоры). Каждая единица этого оборудования создает сопротивление на пути воздушного потока, которое необходимо учитывать при расчете.
3. В соответствии с нормативами на схеме возле условных изображений воздуховодов должны быть проставлены расходы воздуха и размеры каналов. Это определяющие параметры для вычислений.
4. Все фасонные и разветвляющие элементы тоже должны быть отражены на схеме.

Если такой схемы на бумаге или в электронном виде не существует, то придется ее начертить хотя бы в черновом варианте, при вычислениях без нее не обойтись.

Проведение расчетов

Вентиляционная система выполняет большое количество разных функций, но обеспечить нормальную очистку воздуха сможет лишь достаточное количество разного оборудования. Потому во время установки нужно сделать правильный расчет местной вентиляции и производительности используемого оборудования. Надо помнить и о том, что для разных задач применяются различные виды вытяжных систем.

Местная вытяжка

Местная вытяжка

Если в промышленном помещении производятся выбросы, то их нужно всасывать в максимальной близости от основного источника. Это сможет сделать их вывод более эффективным.

Обычно источниками являются разные технологические емкости, также выбрасывать в воздух загрязненные вещества могут работающие приборы. Чтобы улавливать вредные элементы, применяют локальные вытяжки — отсосы. Как правило, они изготавливаются форме зонта и располагаются около источника газа или пара. В определенных ситуациях эти установки находятся в комплекте с вентиляционным оборудованием, в иных случаях вентиляцию промышленных зданий рассчитывают. Произвести это очень просто, зная формулу и имея определенную исходную информацию.

Чтобы выполнить расчет, нужно произвести разные замеры и определить такие показатели:

• Если этот источник выброса имеет округлую форму, то нужно узнать его диаметр (индекс d).
• Сечение источника выброса, длину сторон, размер, если у него прямоугольная форма (определяется a*b).
• Планируемая или уже находящаяся высота вытяжного оборудования над источником выброса (индекс z). Причем необходимо не забывать, что чем ближе находится вентиляция к месту загрязнения, тем эффективней улавливаются вредные элементы. Потому зонт необходимо устанавливать максимально низко над источником.
• Скорость улавливания в районе оборудования (зонта) (индекс vз).
• Скорость передвижения воздушных потоков на участке, в котором проходит выброс (индекс vв).

Методика расчета прямоугольного устройства выглядит так:

A=a+0,8z, где A — это сторона вытяжки, a — сторона источника выделений, z — требуемое расстояние от источника до вытяжной системы.

B=b+0,8z, где B — это сторона вытяжного прибора, b — сторона источника выделений, z — расстояние от источника до вытяжной системы.

D=d+0,8z, где D — диаметр вентиляционной системы, d- диаметр источника выделений, z — дистанция от источника до вытяжного оборудование.

Общеобменная система

Общеобменная система

Простейший вариант, если во время работы нет вредных загрязнений разных типов, а есть лишь те, что выделяются рабочими. Необходимое количество чистого воздуха сможет обеспечить требуемые условия для работы, соблюдение санитарных норм и чистоту рабочего процесса.

Чтобы определить требуемое количество воздуха для рабочих, можно воспользоваться формулой: L=N*m, где L — требуемый объем воздуха (м3/час), N — число сотрудников в промышленном помещении, m — расход воздуха, который требуется для одного рабочего в час.

Расход на одного рабочего является фиксированным показателем, указанным в СНиП. В правилах описано, что количество воздуха на человека составляет 30 м3/ч в проветриваемом помещении, если этой возможности нет, то нормой является 60 м3/ч.

Сложнее происходят расчеты, когда находятся разные источники выброса, тем более если они располагаются на значительной площади и в большом количестве. В таком случае локальные вытяжные системы не могут помочь полноценно избавиться от вредных элементов. Потому в промышленных помещениях зачастую прибегают к такому способу.

Выбросы рассеивают, а после избавляются при помощи общеобменной вентиляционной системы. На все вредоносные элементы устанавливаются свои ПДК (предельно допустимые концентрации), эти показатели описаны в специализированной литературе.

Рассчитать количество загрязненных элементов можно по такой формуле:

Если происходит выделение нескольких разновидностей загрязняющих элементов, то требуется определить необходимый объем чистого воздуха для всех из них, а затем суммировать. Вследствие этого получится общее необходимое количество воздуха.

Нормы воздухообмена помещений производства

Так как здания промназначения по ряду факторов отличаются от зданий, в которых проживают люди, расчет воздухообменных процессов производится с учетом следующих параметров:

• количество персонала;
• число электроприборов;
• климатических условий;
• мощность естественной вентиляции;
• предназначение помещения;
• тепловыделяющие факторы;
• наличие примесей пыли и вредных веществ;
• химическое воздействие.

Нормы обмена воздухом закреплены в отраслевых стандартах предприятия, правилах техники безопасности. К зданиям промышленного назначения применяется СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003. Отопления, вентиляция и кондиционирование воздуха». Этими правилами руководствуются, осуществляя проектирование. Для соблюдения норм санитарии необходимо поступление воздушного притока приблизительно 30 м³/час на одного работающего человека, если объем вентилируемого помещения меньше 20 кубических метров. В случае отсутствия естественной вентиляции воздушный приток должен составлять 60-65 м³.

Проветривание проводится с целью обеспечения хорошего самочувствия сотрудников, снижения утомляемости и позволяет избавиться от большого количества накопившегося углекислого газа и токсичных паров. Не существует специальных требований к проветриванию производства. Однако в условиях больших площадей производственных цехов функцию проветривания выполняют непрерывно включенная система воздухооборота.

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.

Особенности определения длины вентиляционных труб

Еще одним важным параметром при проектировании систем вентиляции является длина наружной трубы. Она объединяет все находящиеся в доме каналы, по которым осуществляется циркуляция воздуха, и служит для его вывода наружу.

Расчет по таблице

Высота вентиляционной трубы зависит от ее диаметра и определяется по таблице. В ее ячейках указано сечение воздуховодов, а в столбце слева — ширина труб. Их высота указывается в верхней строке и обозначается в мм.

Подбор высоты трубы вентиляции по таблице

При этом нужно учитывать:

• Если вентиляционная труба находится рядом с дымовой, то их высота должна совпадать, чтобы избежать проникновения дыма внутрь помещений во время отопительного сезона.
• При расположении воздуховода от конька или парапета на расстоянии, которое не превышает 1,5 м, его высота должна быть больше 0,5 м. Если труба находится в пределах от 1,5 до 3 м от конька крыши, то она не может быть ниже его.
• Высота вентиляционной трубы над крышей плоской формы не может быть меньше 0,5 м.

Расположение вентиляционных труб относительно конька крыши

При выборе трубы для сооружения вентиляции и определения ее месторасположения необходимо предусмотреть достаточное сопротивление ветру. Она должна выдерживать шторм в 10 баллов, что составляет 40-60 кг на 1 м2 поверхности.

Расчет вентиляции производственного помещения

Для поддержания допустимых параметров микроклимата в производственных зданиях возможны несколько способов организации воздухообмена. Существует перечень нормативов, при условии соблюдении которых возможна установка выбранной вентиляционной сети. Рассмотрим на какие группы делятся вентиляционные сети:

Показать ещё

Скрыть

По способу перемещения воздушных масс

Естественная — происходит за счет разности температур потоков, которые попадают в здание путем открытия дверей, окон и отверстий. Механическая — комплекс решений по установке вентиляционного оборудования с возможностью регулирования, а также поддержания оптимального климата.

В зависимости от направления потока

Приточная установка — обеспечивает приток с улицы, состоит из вентилятора, фильтров, нагревательного элемента и шумоглушителя.

Вытяжная вентиляция — предназначена для принудительного удаления загрязненных воздушных масс из помещения

Важно, чтобы токсичные ядовитые пары и газы проходили этапы фильтрации перед выбросом в атмосферу во избежание загрязнения окружающей среды

Приточно-вытяжная вентиляция осуществляет приток и отвод в комплексе. Обеспечивает поддержание санитарно-гигиенических требований.

В зависимости от обслуживаемой зоны

Общеобменная — обеспечивают необходимый воздухообмен по всей территории здания.

Местное вентилирование — подача и локализация загрязненных масс в определенных местах (точках).

При расчете вентиляции целесообразно предусмотреть приточно-вытяжные устройства с механическим побуждением, она обеспечивает:

• Подача потока с улицы с его предварительной очисткой, осушением и увлажнением;
• Движение потоков по всей территории здания;
• Устранение различных видов загрязнений, образованных в ходе технологического процесса, и их выброс с предварительной очисткой в атмосферу;
• Не зависит от внешних факторов, погодных условий.

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.

Почему правильный воздухообмен важен

Нормы воздухообмена придуманы не просто так. При грамотно организованной вентиляции в помещении приятно находиться. Не ощущается спертого воздуха. В помещении не сохраняются надолго неприятные запахи. А также микроклимат не создает предпосылок к появлению плесени.

Система вентиляции – важная составляющая в организации хорошего показателя воздухообмена. И создания оптимальной атмосферы в помещении.

Разновидности систем вентиляции

Сегодня выполняется два вида вентиляции в жилых помещениях. Они различаются по методике монтажа и организации. А также по результативности в разных условиях эксплуатации.

Однако функции обоих видов вентиляции идентичны:

Следующие виды вентиляционных систем используются в строительстве:

• естественная вентиляция. Выполняется она в виде воздуховодов. Через них осуществляется отток воздуха из помещения. А приток – через неплотности и щели в дверях и окнах. Действие естественной вентиляции начинается только при разнице температур воздуха между помещением и вне его. Она должна составлять 10-15°С;
• принудительная вентиляция. Она будет работать вне зависимости от любых внешних факторов. Представляет собой вентиляторного типа устройство. Оно устанавливается в толщу стены здания. И может работать и на приток, и на отток воздуха.

Принудительный тип вентиляции справляется с задачей воздухообмена эффективнее. Существуют разновидности таких устройств. Они могут различаться по объему обрабатываемого воздуха. Оснащаться системой подогрева воздуха, который поступает с улицы. Стоимость устройства зависит от его возможностей и функций.

Схематично прибор принудительной вентиляции представлен на картинке ниже:

Возможность сочетания разных видов вентиляции

Можно сочетать оба вида вентиляции в одном помещении. Такой подход позволит обеспечить нормальный воздухообмен в любое время года. Ведь в летний период естественная вентиляция уже не работает. Связано это с отсутствием разницы температуры воздуха внутри и снаружи помещения.

Особенностью работы принудительной вентиляции по требованиям СНиП является обязательное расположение радиаторов отопления строго под окнами. Объясняется это тем, что приток воздуха преимущественно осуществляется через щели в окнах.

Получив представление о понятии воздухообмена и нормах, можно организовать грамотную вентиляцию внутри жилого помещения. Это обеспечит оптимальный микроклимат в нем. И поможет ощущать себя комфортно в любое время года.

Возможные загрязнения

Прежде чем приступить к расчету общеобменной вентиляции производственных помещений, нужно определить возможные источники загрязнения. На сегодняшний день в промышленных помещениях встречаются такие разновидности загрязнений:

• газы и пары, которые содержат вредные элементы;
• большое количество выделяемого тепла от нагреваемого сырья или работы за станками;
• выделения рабочих;
• чрезмерная влажность;
• образование опасных газов.

• газы и пары, которые содержат вредные элементы;
• большое количество выделяемого тепла от нагреваемого сырья или работы за станками;
• выделения рабочих;
• чрезмерная влажность;
• образование опасных газов.

Расчет воздухообмена в производственных помещениях нужно производить по любому из видов выделений. Причем их не суммируют, а используют окончательный самый большой результат расчетов. К примеру, если больше всего требуется чистого воздуха для вывода химических элементов, то именно это принимается для определения требуемого объема общеобменной вентиляции и производительности вытяжной системы.

А как же происходит монтаж вентиляционного оборудования на промышленных объектах?

Установить всю систему максимально правильно и надежно практически невозможно, если данной процедурой будет заниматься человек, незнающий всех нюансов и тонкостей, а также не имеющий в своем арсенале всех нужных для данных целей деталей и приспособлений. Именно поэтому вентиляция в подвальных помещениях должна создаваться профессиональными, опытными и оснащенными всем необходимым специалистами.

Монтаж вентиляции

Процесс проектирования и обустройства первым делом подразумевает определение месторасположения главных составляющих системы вентиляции: механические детали отвода воздуха, вентилятор воздухозаборника, фильтрационная система, сеть распределения, отвечающая за циркуляцию воздуха (этот элемент установить труднее всего) и калорифер.

Алгоритм проектирования

Организация воздухообмена внутри общественного здания либо на производстве выполняется в несколько этапов:

1. Сбор исходных данных — характеристики сооружения, число работников и тяжесть труда, разновидности и количество образующихся вредностей, локализация мест выделения. Очень полезно вникнуть в суть технологического процесса.
2. Выбор вентиляционной системы цеха или офиса, разработка схем. К проектным решениям выдвигается 3 основных требования – эффективность, соответствие нормам СНиП (СанПин) и экономическая обоснованность.
3. Расчет воздухообмена – определение объема приточного и вытяжного воздуха для каждого помещения.
4. Аэродинамический расчет воздуховодов (если они есть), подбор и расстановка вентиляционного оборудования. Уточнение схем подачи притока и удаления загрязненного воздуха.
5. Монтаж вентиляции согласно проекту, запуск, дальнейшая эксплуатация и обслуживание.

Состав проектной документации

Основная задача проекта – это правильное, подробное и понятное описание системы вентилирования, её составных частей и узлов. Включает несколько документов:

1. Основной чертеж. План системы вентиляции, вписанный в здание.
2. Аксонометрическая схема вентиляции.
3. Спецификация на станки и производственное оборудование.
4. Дополнительные схемы гидравлических частей вентиляционного оборудования.
5. Схемы узлов сложных установок.
6. Локальные разрезы отдельных узлов или вентиляционных камер.

Аксонометрия вентсистемы План общеобменной вентиляции может быть в виде объемной модели. Это актуально для крупных и средних по размеру производственных объектов, где протяженность вентканалов составляет несколько километров.