Расчет общеобменной и местной вентиляции производственного помещения

Воздух внутри промышленных зданий намного более загрязнен, чем в квартирах и частных домах. Тип и количество выбрасываемых загрязняющих веществ зависит от многих факторов — типа производства, типа сырья, типа используемого технологического оборудования и т. д. Сложно рассчитать и спроектировать вентиляцию производственных помещений, удаляющую все вредные загрязняющие вещества. Постараемся доступно объяснить предусмотренные в регламенте методы расчета.

Алгоритм проектирования

Организация воздухообмена в общественном или производственном здании включает несколько этапов:

1. Сбор исходных данных — характеристики здания, количество сотрудников и рабочая нагрузка, типы и количество производимых загрязняющих веществ и расположение точек выбросов. Очень полезно понять процесс.
2. Подбор системы вентиляции для мастерской или офиса и разработка схем. Применительно к проектным решениям выдвигаются три основных требования — экономичность, соответствие нормам СНиП (СанПиН) и экономическая целесообразность.
3. Расчет воздухообмена — определение количества приточного и вытяжного воздуха для каждого помещения.
4. Аэродинамический расчет воздуховодов (при наличии), выбор и расположение вентиляционных устройств. Доработка схем приточного и вытяжного воздуха.
5. Выполнение системы вентиляции в соответствии с проектом, пусконаладкой, эксплуатацией и техобслуживанием.

Внимание. Для лучшего понимания процесса список дел был значительно упрощен. На всех этапах разработки проектной документации необходимы различные согласования, исправления и дополнительные проверки. Инженер-проектировщик постоянно взаимодействует с технологами завода.

Нас интересуют пункты 2 и 3 — выбор оптимального воздухообмена и определение воздушных потоков. Аэродинамика, трубы и оборудование описаны в других публикациях.

Виды вентиляционных систем

Для правильного воздухообмена в здании необходимо выбрать лучший способ вентиляции или сочетание нескольких вариантов. На схеме ниже представлена ​​упрощенная классификация существующих систем вентиляции на производственных предприятиях.

Разберем каждый тип воздухообмена более подробно:

1. К неорганизованной естественной вентиляции относятся вентиляция и инфильтрация — проникновение воздуха через дверные коробки и другие щели. Организованная вентиляция — аэрация — осуществляется через окна с дефлекторами вытяжного воздуха и мансардные окна.
2. Дополнительные крышные и потолочные вентиляторы увеличивают обмен с естественным потоком воздуха.
3. Механическая система основана на принудительной подаче и отводе воздуха вентиляторами по воздуховодам. Он также включает в себя аварийную вентиляцию и различные местные вытяжные системы, такие как зонты, панели, укрытия и лабораторные вытяжки.
4. Кондиционирование — адаптация воздуха в мастерской или офисе к требуемой температуре. Перед поступлением в рабочую зону воздух фильтруется, увлажняется, нагревается или охлаждается.

Воздух нагревается / охлаждается с помощью теплообменников — теплообменников.

Ссылка. Следует помнить, что рабочая (рабочая) зона — это нижняя часть машинного помещения (2 м над уровнем пола), где люди постоянно находятся.

Часто механическая вентиляция приточным воздухом совмещается с воздушным отоплением — зимой внешний поток нагревается до оптимальной температуры, а водонагреватели не устанавливаются. Загрязненный горячий воздух направляется в рекуператор, где отдает 50-70% тепла притоку.

Комбинация этих опций позволяет достичь максимальной эффективности при умеренных затратах. Пример: в сварочном цехе можно спроектировать естественную аэрацию при условии, что каждый сварочный пост оборудован местной принудительной тягой.

Схема потока естественной аэрации

Советы по выбору

Прямые указания по проектированию систем воздухообмена даны в санитарных и отраслевых стандартах, и вам не нужно ни о чем думать. Документация подготовлена ​​отдельно для общественных зданий и различных производств — металлургической, химической, общественного питания и т. д.

Пример. При разработке вентиляции для цеха горячей сварки находим документ «Санитарные правила сварки, наплавки и резки металла», читайте главу 3, пункты 41-60. В нем указаны все требования к местной и общей вентиляции, в зависимости от количества сотрудников и расхода материалов.

Приточно-вытяжная вентиляция производственных зданий выбирается в зависимости от назначения, экономической целесообразности и в соответствии с действующими нормативами:

1. В офисных зданиях принято использовать естественный воздухообмен — аэрацию, вентиляцию. В случае повышенной перегрузки планируется установка дополнительных вентиляторов или воздухообмена с механическим нагнетанием.
2. В крупных механических мастерских, ремонтных мастерских и прокатных станах установка принудительной вентиляции обходится слишком дорого. Распространенная схема: естественная вытяжка через мансардные окна или перегородки, приток организован через открывающиеся мансардные окна. Верхние окна (высотой 4 м) открываются зимой, а нижние — летом.
3. Запрещается вентиляция и аэрация в случае выделения токсичных, опасных и вредных для здоровья паров.
4. На рабочих местах с обогреваемыми приборами проще и лучше обеспечить людям доступ свежего воздуха, чем освежить весь объем цеха.
5. В небольших производственных цехах с небольшим количеством источников загрязнения лучше установить локальные вытяжные системы в виде зонтов или панелей, а общую вентиляцию сделать естественной.
6. В производственных цехах с большим количеством рабочих мест и источников выбросов необходимо обеспечить сильный принудительный воздухообмен. Не рекомендуется создавать 50 и более локальных отрывков, если это не требуется по закону.
7. В лабораториях и рабочих помещениях химических заводов вся вентиляция механическая, а рециркуляция запрещена.

Проект общеприточной вентиляции трехэтажного дома с приточно-вытяжной установкой (продольный разрез).

Внимание. Примечание: рециркуляция означает возврат части отработанного воздуха обратно в здание для экономии тепловой энергии (охлаждение летом). После фильтрации эта часть смешивается со свежим наружным воздухом в различных пропорциях.

Поскольку нереально охватить все различные типы операций в одной публикации, мы суммировали общие принципы планирования воздухообмена. Более подробное описание можно найти в соответствующей технической литературе, например, в учебнике Олега Дмитриевича Волкова «Проектирование вентиляции промышленного здания». Второй надежный источник — Форум инженеров АВОК (http://forum.abok.ru).

Методики расчета воздухообмена

Цель расчетов — определить расход приточного воздуха. При использовании точечных экстракторов количество удаляемой зонтами воздушной смеси добавляется к полученному количеству приточного воздуха.

Для справки. Вытяжные устройства очень мало влияют на воздушный поток внутри здания. Направлять их в нужном направлении помогают сопла приточного воздуха.

Согласно СНиП вентиляция производственного здания рассчитывается исходя из следующих показателей:

• Избыточное тепло от обогреваемых устройств и продуктов;
• водяной пар, насыщающий воздух в помещении;
• вредные (токсичные) выбросы в виде газов, пыли и аэрозолей;
• количество сотрудников на заводе.

Важная заметка. В подсобных помещениях и различных национальных помещениях нормативно-правовая база также предусматривает расчет обменного курса. Ознакомьтесь с методикой и воспользуйтесь онлайн-калькулятором на этой странице.

Пример локальной системы вентиляции с питанием от одного вентилятора. Предусмотрено пылеудаление скруббером и дополнительным фильтром.

В идеале норма притока рассчитывается по всем показателям. Для дальнейшего проектирования системы принимаются более высокие из полученных результатов. Одно замечание: если выделяются два типа взаимодействующих опасных газов, приток рассчитывается для каждого и результаты суммируются.

Считаем расход по выделениям теплоты

Перед началом расчетов необходимо провести подготовительную работу по сбору исходных данных:

• Определите поверхности всех горячих поверхностей;
• Определите температуру нагрева;
• рассчитать количество произведенного тепла;
• Определите температуру окружающего воздуха в зоне присутствия людей и вне зоны (более 2 м над полом).

На практике вы будете работать с инженером-технологом, который предоставит вам информацию о производственном оборудовании, характеристиках продукта и мелких деталях производственного процесса. Зная эти параметры, произведите расчеты по формуле:

— L — необходимое количество воздуха, подаваемого через диффузоры или проходящего через болты, м³ / ч;

• Lwz — количество воздуха, удаляемого с площади, обслуживаемой точечными отсасывающими устройствами, м³ / ч;
• Q — величина теплоотдачи, Вт;
• в — теплоемкость воздушной смеси, принимаем, что она составляет 1,006 кДж / (кг ° С);
• Tinowa — температура смеси, поступающей в магазин;
• Tl, Twz — температура воздуха над и внутри рабочей зоны.

Расчеты кажутся громоздкими, но при наличии данных их можно провести без проблем. Пример: тепловой поток внутри помещения Q составляет 20 000 Вт, вытяжные устройства отводят 2000 м3 / ч (Lwz), наружная температура + 20 ° C, внутренняя температура плюс 30 и 25. Рассчитывается следующим образом: L = 2000 + [ 3,6 x 20 000–1,006 x 2000 (25–20) / 1,006 (30–20)] = 8157 м3 / ч.

Избытки водяных паров

Приведенная ниже формула практически такая же, как и предыдущая, только тепловые параметры заменены маркировкой влажности:

• W — количество водяного пара от источников в единицу времени, г / час;
• Din — влажность корма, г / кг;
• Dwz, Dl — влажность рабочей зоны и верхней части помещения соответственно;
• остальные показания такие же, как в предыдущей формуле.

Сложность методики заключается в получении выходных данных. После постройки объекта и запуска производства значения влажности определить несложно. Другой вопрос — это расчет выбросов паров в цехе на этапе проектирования. К расчетам должны быть привлечены два специалиста: инженер-технолог и проектировщик системы вентиляции.

Выбросы пыли и вредных веществ

В этом случае важно понимать процесс. Задача — составить список загрязняющих веществ, определить их концентрации и рассчитать расход чистого воздуха. Формула расчета:

• Mpo — масса вредного вещества или пыли, выделяемая за единицу времени, мг / ч;
• Цинь — содержание этого вещества в воздухе улицы, мг / м³;
• Qwz — предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в зоне эксплуатации, мг / м³;
• Ql — концентрация аэрозоля или пыли в остальной части цеха;
• L и Lwz даны в первой формуле.

Алгоритм вентиляции следующий. Расчетное количество приточного воздуха подается в помещение, разбавляя воздух в помещении и снижая концентрацию загрязняющих веществ. Львиная доля загрязняющих и летучих веществ засасывается местными зонтами над источниками, газовая смесь удаляется механическими экстракторами.

Количество работающих людей

Методика используется для расчета притока в офисы и другие общественные здания, свободные от промышленных загрязнений. Определите количество постоянных рабочих мест (обозначается латинской буквой N) и воспользуйтесь формулой:

м — количество чистого воздуха на 1 рабочее место. В вентилируемых офисах предполагается м³ / ч, в полностью закрытых офисах — 60 м³ / ч.

Внимание. Учитываются только постоянные рабочие места, которые заняты не менее 2 часов в день. Количество посетителей не учитывается.

Расчет зонта местной вытяжки

Задача местного всасывания — отсос вредных газов и пыли в точке всасывания непосредственно из источника. Для достижения максимальной эффективности следует подбирать соответствующий размер вытяжки в зависимости от размера источника и высоты подвеса. Рассмотреть методику расчета удобнее применительно к чертежу штуцера.

Разберем буквы на схеме:

• А, Б — требуемые размеры зонта в плане;
• h — расстояние от нижнего края ретрактора до поверхности точки выброса;
• а, б — размеры экранируемого устройства;
• D — диаметр вентиляционного канала;
• H — высота подвеса, максимальная 1,8 … 2 м;
• α (альфа) — угол раскрытия зонта, желательно не более 60 °.

Для начала нужно рассчитать габариты всасывающего агрегата на плане по простым формулам:

Затем методом подбора определяем угол открытия и переходим к расчету расхода засасываемого воздуха:

• F — площадь широкой части зонта, рассчитываемая как A x B;
• ʋ — скорость воздушного потока в сторону ящика, для нетоксичных газов и пыли принимаем 0,15 … 0,25 м / с.

Внимание. При необходимости сброса токсичных загрязнителей стандарты требуют увеличения скорости потока выхлопных газов до 0,75 … 1,05 м / с.

Зная расход воздуха, выбрать канальный вентилятор с необходимой производительностью несложно. Сечение и диаметр выпускного канала определяется по обратной формуле:

Заключение

Проектирование систем вентиляции — задача опытных инженеров. Поэтому наша публикация является вводной, а пояснения и алгоритмы расчета несколько упрощены. Если вы хотите разобраться в тонкостях промышленной вентиляции, рекомендуем изучить соответствующую техническую литературу, другого пути нет. Наконец, методика расчета нагрева воздуха в ролике.