Как рассчитать расход воздуха для местной вентиляции. Расчет местной вытяжной вентиляции. Физические составляющие расчётов

Проектирование вентиляции жилого, общественного или производственного здания проходит в несколько этапов. Воздухообмен определяется исходя из нормативных данных, используемого оборудования и индивидуальных пожеланий заказчика. Объем проекта зависит от типа здания: одноэтажный жилой дом или квартира рассчитываются быстро, с минимальным количеством формул, а для производственного объекта требуется серьёзная работа. Методика расчета вентиляции строго регламентирована, а исходные данные прописаны в СНиП, ГОСТ и СП.

Подбор оптимальной по мощности и стоимости системы воздухообмена проходит пошагово. Порядок проектирования очень важен, так как от его соблюдения зависит эффективность работы конечного продукта:

Определение типа вентсистемы. Проектировщик анализирует исходные данные. Если требуется проветрить небольшое жилое помещение, то выбор падает на приточно-вытяжную систему с естественным побуждением. Этого будет достаточно, когда расход воздуха небольшой, вредных примесей нет. Если требуется рассчитать большой венткомплекс для завода или общественного здания, то предпочтение отдаётся механической вентиляции с функцией подогрева/охлаждения приточки, а если понадобится, то и с расчётом по вредностям.
Анализ выбросов. Сюда входит: тепловая энергия от осветительных приборов и станков; испарения от станков; выбросы (газы, химикаты, тяжёлые металлы).
Расчет воздухообмена. Задача систем вентилирования – удаление из помещения избытков тепла, влаги, примесей с равновесной или чуть отличающейся подачей свежего воздуха. Для этого определяется кратность воздухообмена, согласно которой подбирается оборудование.
Подбор оборудования. Производится по полученным параметрам: требуемый объем воздуха на приточку/вытяжку; температура и влажность внутри помещения; наличие вредных выбросов, подбираются вентустановки или готовые мультикомплексы. Самый важный из параметров – объём воздуха, необходимый для поддержания проектной кратности. Фильтры, калориферы, рекуператоры, кондиционеры и гидравлические насосы идут как дополнительные устройства сети, обеспечивающие качество воздуха.

Расчёт выбросов

Объём воздухообмена и интенсивность работы системы зависят от двух этих параметров:

Нормы, требования и рекомендации, прописанные в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», а также другой, более узкоспециализированной нормативной документации.
Фактические выбросы. Рассчитываются по специальным формулам для каждого источника, и приведены в таблице:

Тепловыделения, Дж
Двигатель электрический		N – мощность двигателя по номиналу, Вт; K1 – загрузочный коэффициент 0,7-0,9 k2η - коэффициент работы в одно время 0,5-1.
Приборы освещения
Человек		n – расчётное число людей для этого помещения; q – количество теплоты, которое выделяет организм одного человека. Зависит от температуры воздуха и интенсивности работы.
Поверхность бассейна		V – скорость движение воздуха над водной поверхностью, м/с; Т – температура воды, 0 С F – площадь водного зеркала, м2
Влаговыделение, кг/ч
Водная поверхность, например бассейн		Р - коэффициент массоотдачи; F-площадь поверхности испарения, м 2 ; Рн1, Рн2 - парциальные давления насыщенного водяного пара при определенной температуре воды и воздуха в помещении, Па; РБ – давление барометрическое. Па.
Мокрый пол		F - площадь мокрой поверхности пола, м 2 ; t с, t м – температуры воздушных масс, замеренные по сухому/мокрому термометру, 0 С.

Используя данные, полученные в результате вычисления вредных выделений, проектировщик продолжает рассчитывать параметры вентиляционной системы.

Вычисление воздухообмена

Специалисты используют две основные схемы:

По укрупненным показателям. В данной методике не предусматриваются вредные выбросы, такие как тепло и вода. Условно назовем его «Способ №1».
Метод с учётом избытков тепла и влаги. Условное название «Способ №2».

Способ №1

Единица измерения - м 3 /ч (кубические метры в час). Применяют две упрощенные формулы:

L=K ×V(м 3 /ч); L=Z ×n (м 3 /ч), где

K – кратность воздухообмена. Отношение объёма приточки за одни час, к общему воздуху в помещении, крат в час;
V – объём помещения, м 3 ;
Z – значение удельного обмена воздуха за единицу верчения,
n – количество единиц измерения.

Подбор вентрешёток осуществляется по специальной таблице. При подборе также учитывается средняя скорость прохождение потока воздуха по каналу.

Способ №2

При расчёте учитывается ассимиляция тепла и влаги. Если в производственном или общественном здании избыток тепла, то используется формула:

где ΣQ - сумма тепловыделений от всех источников, Вт;
с – тепловая ёмкость воздуха, 1 кДж/(кг*К);
tyx – температура воздуха, направленного на вытяжку,°С;
tnp - температура воздуха, направленного на приточку,°С;
Температура воздуха, направленного на вытяжку:

где tp.3 – нормативная тем-ра в рабочей зоне, 0 С;
ψ- коэффициент увеличение температуры, зависящий от высоты измерения, равный 0,5-1,5 0 С/м;
Н – длина плеча от пола до середины вытяжки, м.

Когда технологический процесс предполагает выделение большого объема влаги, то используется другая формула:

где G – объём влаги, кг/ч;
dyx и dnp – содержание воды на один килограмм сухого воздуха приточки и вытяжки.

Существует несколько случаев, более подробно описанных в нормативной документации, когда требуемые воздухообмен определяется по кратности:

k – кратность смены воздуха в помещении, раз в час;
V - объём помещения, м 3 .

Расчёт сечения

Площадь поперечного сечения воздуховода измеряется в м 2 . Её можно посчитать по формуле:

где v – скорость воздушных масс внутри канала, м/с.

Различается для основных воздуховодов 6-12 м/с и боковых придатков не более 8 м/с. Квадратура влияет на пропускную способность канала, нагрузку на него, а также уровень шума и способ монтажа.

Расчёт потерь давления

Стенки воздуховода не гладкие, и внутренняя полость не заполнена вакуумом, поэтому часть энергии воздушных масс при движении теряется на преодоления этих сопротивлений. Величина потери рассчитывается по формуле:

где ג – сопротивление трению, определяется, как:

Формулы, приведенные выше, являются правильными для каналов круглого сечения. Если воздуховод квадратный или прямоугольный, то существует формула приведения к эквиваленту диаметра:

где a,b – размеры сторон канала, м.

Мощность напора и двигателя

Напор воздуха от лопастей H должен полностью компенсировать потери давления P, при этом создавая расчётное динамическое P д на выходе.

Мощность электрического двигателя вентилятора:

Подбор калорифера

Часто отопление интегрируется в систему вентиляции. Для этого используются калориферы, а также метод рециркуляции. Выбор устройства осуществляется по двум параметрам:

Q в – предельный расход тепловой энергии, Вт/ч;
F k – определение поверхности нагрева для калорифера.

Расчёт гравитационного давления

Применяется только для естественной системы вентилирования. С его помощью определяется её производительность без механического побуждения.

Подбор оборудования

По полученным данным о воздухообмене, форме и размере сечение воздуховодов и решёток, количестве энергии для обогрева подбирается основное оборудование, а также фитинги, дефлектор, переходники и другие сопутствующие детали. Вентиляторы подбираются с запасом мощности под пиковые периоды работы, воздуховоды с учетом агрессивности среды и объёмов вентилирования, а калориферы и рекуператоры - исходя из тепловых запросов системы.

Ошибки при проектировании

На этапе создания проекта нередко встречаются ошибки и недоработки. Это может быть , обратная или недостаточная тяга, задувание (верхние этажи многоэтажных жилых домов) и другие проблемы. Часть из них можно решить и после завершения монтажа, с помощью дополнительных установок.

Яркий пример низкоквалифицированного расчета - недостаточная тяга на вытяжке из производственного помещения без особо вредных выбросов. Допустим, вентканал заканчивается круглой шахтой, возвышающейся над крышей на 2 000 – 2 500 мм. Поднимать её выше не всегда возможно и целесообразно, и в подобных случаях используется принцип факельного выброса. В верхней части круглой вентшахты устанавливается наконечник с меньшим диаметром рабочего отверстия. Создаётся искусственное сужение сечения, которое влияет на скорость выброса газа в атмосферу - она многократно увеличивается.

Методика расчёта вентиляции позволяет получить качественную внутреннюю среду, правильно оценив негативные факторы, её ухудшающие. В компании «Мега.ру» работают профессиональные проектировщики инженерных систем любой сложности. Мы оказываем услуги на территории Москвы и соседних областей. Также компания успешно занимается удалённым сотрудничеством. Все способы связи указаны на странице , обращайтесь.

В статье приведена адаптированная методика расчёта автономной системы приточно-вытяжной вентиляции на примере 3-х комнатной квартиры. Вы узнаете о том, как вычислить пиковые значения пропускной способности и узнаете, как правильно подобрать оборудование исходя из потребностей квартиры.

Как и любая работа, связанная с установкой инженерного оборудования, монтаж вентиляции состоит из нескольких этапов. Рассмотрим их на примере трехкомнатной квартиры.

Анализ помещения и постановка задачи для системы

Проверьте при помощи листа бумаги или свечи, работает ли вытяжной вентиляционный канал квартиры, выходы которого находятся в ванной комнате и на кухне.

Для определения количества и производительности приточных устройств, необходимых в той или иной комнате, можно использовать два варианта, актуальных в зависимости от сложности всей системы.

Вариант № 1. Профессиональный инженерный онлайн-калькулятор. Этот способ наполнен довольно сложными терминами и формулировками и скорее подойдёт для сложных планировок с множеством помещений, которые имеют разные требования к воздухообмену. Для полноценного использования потребуются знания и профессиональный опыт.

Вариант № 2. Самостоятельный расчёт, подходящий под требования СНиП. Вентиляция обычной квартиры или небольшого дома имеет минимальную сложность, поэтому с её расчётом справится любой домашний мастер.

Для самостоятельной реализации проекта необходимо пять показателей.

Диаметр воздуховода. Сложный расчёт на основе данных СНиП, количества людей, функций помещения в разное время суток и т. д. Однако из опыта известно, что всё сводится к трём популярным диаметрам (сечениям) канала — 100, 125 и 150 мм. Соответственно:

100 мм — для постоянного непрерывного воздухообмена круглые сутки при малой мощности вентиляторов;
125 мм — периодическое проветривание во время нахождения людей в помещении (например, с 18.00 до 8.00) на малой и средней мощности;
150 мм — быстрое проветривание 1-2 раза в сутки для помещений с нерегулярным или редким нахождением людей.

Соответственно, диаметр воздуховода в нашем случае зависит не от мощности приборов, а от требований к помещению.

Производительность вентилятора. Измеряется в м 3 /час. Согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», должен обеспечиваться воздухообмен не менее 3 м 3 в 1 час на 1 м 2 жилой площади. Другими словами, система должна пропускать через себя весь объём воздуха в помещении за 1 час. Учтите, что приточная вентиляция обеспечивает приток воздуха от 5 до 40 м 3 /час, в зависимости от установленного режима.

Форма, сечение и стенки канала. Существуют препятствия, которые могут существенно повлиять на пропускную способность системы:

Гофрированные стенки канала забирают 7-9% мощности вентилятора. Выбирайте гладкие трубы круглого сечения.
Прямые углы (90°) канала — каждый угол берёт 2-3% мощности вентилятора. Проектируйте канал с минимальным количеством углов.
Фильтры и шумопоглотители. Их пропускная способность и потери также указаны в заводских документах.

Производительность приточных устройств. Она должна быть равна производительности вытяжной системы, иначе вытяжные вентиляторы будут работать с нагрузкой и без должного результата. Цифры этого основного показателя всегда есть в инструкции к приточным устройствам.

Специфика помещений. Можно усложнить задачу, применяя расчёт воздуха на человека или по кратности обмена, но на практике достаточно информации из нормы СНиП — 3 м 3 на 1 м 2 для спален, гостиных, детских комнат. Тот же документ говорит о фиксированных нормах:

Для кухни — 90 м 3 /час.
Для ванной комнаты — 25 м 3 /час.
Для туалета — 30 м 3 /час.
Для совмещённого санузла — 35 м 3 /час.

Следует отметить, что данные нормы выработаны с огромным запасом, который на практике не реализуется. Проблема влажности и посторонних запахов решается по необходимости — во время готовки или душа включается усиленная вытяжка. Для обеспечения фиксированных норм при хорошей тяге в штатном вентканале достаточно обеспечить приток. При установке вентилятора на штатный канал приток также должен быть усилен.

Расчёты

Расчёт жилых комнат

Сумма площадей: 12 + 16 + 21 = 59 м 2 . Объём воздуха для обмена по СНиП: 59 х 3 = 177 м 3 .

Расчёт для ванной комнаты или кухни

Требование к вытяжке — обеспечить полный воздухообмен в течение 15 минут. Объём кухни по норме: 9 х 7 = 27 м 3 , которые должны удалиться за четверть часа. Соответственно, пропускная способность вентилятора вытяжки будет равна не менее 27 х 4 = 108 м 3 /час во время работы вытяжки (40-60 мин/день).

На практике этот показатель у большинства бытовых вытяжек значительно выше — от 220 м 3 /час, однако в 50% случаев они работают вхолостую из-за отсутствия притока.

Расчёт помещения санузлов

Ванная. Объём воздуха: 4 х 3 = 12 м 3 /час . Полный обмен воздуха за 5 мин (1/12 часа). Пропускная способность — 12 х 12 = 144 м 3 /час .

Туалет. Объём воздуха: 2 х 3 = 6 м 3 /час . Полный обмен за 5 мин (1/12 часа). Пропускная способность системы — 6 х 12 = 72 м 3 /час .

Напомним, что вычисленные показатели относятся к пропускной способности притока, на основе которых подбирается вытяжное оборудование.

Полученные данные можно объединить в таблицу:

Помещение	Площадь, м 2	Обмен по норме СНиП, м 3 /час	Оптимальный диаметр канала, мм	Количество колен, шт.	Источник притока	Примечание
Спальня	16	16 х 3 = 48	125	1	Оконный/стеновой клапан	Периодическое проветривание 10 часов в сутки (с 22.00 до 08.00)
Детская	12	12 х 3 = 36	100	2		Постоянное проветривание
Гостиная	21	21 х 3 = 63	125	2		Постоянное проветривание
Кухня	9	90 (108 на пике)	150	3	Оконный/стеновой клапан через жилые помещения	Постоянное проветривание с периодическим усилением (вытяжка)
Ванная	4	25 (144 на пике)	150	2
Туалет	2	30 (72 на пике)	150	-		Периодическое усиленное проветривание

Вопрос. Как обеспечить приток 144 м 3 /час в ванную, если максимальная способность приточных клапанов — 40 м 3 /час?

Ответ. Подключите приток для ванны и туалета к объединённой вытяжке из жилых комнат. Качество воздуха вполне подойдёт для усиленного проветривания, а суммарные 120 м 3 /час притока обеспечат нормальную эффективность работы вытяжки.

Количество колен — показатель потерь мощности вытяжного вентилятора (2% на одно колено), учитывайте это при подборе оборудования.

На основе приведённых данных можно подбирать оборудование — оконные и стеновые клапаны, вентиляторы и вытяжки, каналы. Главное, соблюдать правило — объём притока должен быть равен объёму отвода воздуха. Целесообразно использовать централизованную многоканальную систему с отводами в каждое помещение (300-700 у. е.), а на отдельные комнаты установить контроллеры мощности и таймеры включения (от 15 у. е./шт.).

Используя приведённую в статье адаптированную методику, вы сможете сэкономить на услугах профессионалов. Это вполне допустимо, учитывая невысокую сложность. Теперь остаётся выбрать оборудование, цена которого будет зависеть только от качества изделия и уровня шума. О том, как смонтировать систему, мы расскажем

Воздушная среда внутри промышленных зданий загрязняется гораздо интенсивнее, нежели в квартирах и частных домах. Виды и количество вредных выбросов зависит от множества факторов – отрасли производства, типа сырья, применяемого технологического оборудования и так далее. Рассчитать и спроектировать вентиляцию производственных помещений, удаляющую все вредности, довольно сложно. Постараемся на доступном языке изложить расчетные методики, прописанные в нормативных документах.

Алгоритм проектирования

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

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.
Выбор вентиляционной системы цеха или офиса, разработка схем. К проектным решениям выдвигается 3 основных требования – эффективность, соответствие нормам СНиП (СанПин) и экономическая обоснованность.
Расчет воздухообмена – определение объема приточного и вытяжного воздуха для каждого помещения.
Аэродинамический расчет воздуховодов (если они есть), подбор и расстановка вентиляционного оборудования. Уточнение схем подачи притока и удаления загрязненного воздуха.
Монтаж вентиляции согласно проекту, запуск, дальнейшая эксплуатация и обслуживание.

Примечание. Для лучшего понимания процесса список работ сильно упрощен. На всех стадиях разработки документации требуются различные согласования, уточнения и дополнительные обследования. Инженер – проектировщик постоянно работает в связке с технологами предприятия.

Нас интересуют пункты №2 и 3 – выбор оптимальной схемы воздухообмена и определение расходов воздуха. Аэродинамика, монтаж вентканалов и оборудования – обширные темы других публикаций.

Виды вентиляционных систем

Чтобы правильно организовать обновление воздушной среды помещения, нужно выбрать оптимальный способ вентилирования либо комбинацию нескольких вариантов. Ниже на структурной схеме упрощенно показана классификация существующих вентсистем, устраиваемых на производстве.

Разъясним каждую разновидность воздухообмена подробнее:

К неорганизованной естественной вентиляции относится проветривание и инфильтрация – проникновение воздуха через дверные притворы и прочие щели. Организованная подача – аэрация – производится из окон посредством вытяжных дефлекторов и зенитных фонарей.
Вспомогательные крышные и потолочные вентиляторы повышают интенсивность обмена при естественном движении воздушных масс.
Механическая система подразумевает принудительную раздачу и отбор воздуха вентиляторами посредством воздуховодов. Сюда же относится аварийная вентиляция и различные местные отсосы – зонты, панели, укрытия, вытяжные лабораторные шкафы.
Кондиционирование – доведение воздушной среды цеха либо офиса до требуемой кондиции. Перед подачей в рабочую зону воздух очищается фильтрами, / осушается, подогревается или .

Нагрев / охлаждение воздуха с помощью теплообменников – калориферов

Справка. Согласно нормативной документации, к обслуживаемой (рабочей) зоне относится нижняя часть объема цеха высотой 2 метра от пола, где постоянно находятся люди.

Зачастую механическая приточная вентиляция объединяется с воздушным – зимой уличный поток нагревается до оптимальной температуры, водяные радиаторы не ставятся. Загрязненный горячий воздух направляется в рекуператор, где отдает 50-70% теплоты притоку.

Добиться максимальной эффективности работы при умеренной цене оборудования позволяет комбинация перечисленных вариантов. Пример: в сварочном цехе допускается проектировать естественную аэрацию при условии, что каждый пост оборудован принудительной местной вытяжкой.

Схема движения потоков при естественной аэрации

Прямые указания по разработке воздухообменных схем дают санитарные и отраслевые нормы, ничего изобретать и придумывать не нужно. Документы разработаны отдельно для общественных зданий и различных производств – металлургических, химических, предприятий общественного питания и так далее.

Пример. Разрабатывая вентилирование горячего сварочного цеха, находим документ «Санитарные правила при сварке, наплавке и резке металлов», читаем раздел 3, пункты 41-60. Там изложены все требования к местной и общеобменной вентиляции в зависимости от числа работников и расхода материалов.

Приточная и вытяжная вентиляция промышленных помещений выбирается в зависимости от назначения, экономической целесообразности и согласно действующим нормативам:

В офисных зданиях принято делать природный воздухообмен – аэрацию, проветривание. При повышенном скоплении людей предусматривается установка вспомогательных вентиляторов либо организовывается воздухообмен с механическим побуждением.
В машиностроительных, ремонтных и прокатных цехах больших размеров устраивать принудительное вентилирование обойдется чересчур дорого. Общепринятая схема: естественная вытяжка через зенитные фонари либо дефлекторы, приток организован из открываемых фрамуг. Причем зимой распахиваются верхние окна (высота - 4 м), летом – нижние.
При выделении токсичных, опасных и вредных для здоровья паров аэрация и проветривание не допускается.
На рабочих местах рядом с нагретым оборудованием проще и правильнее организовать душирование людей свежим воздухом, чем постоянно обновлять весь объем цеха.
На малых производствах с небольшим количеством источников загрязнения лучше установить локальные отсосы в виде зонтов или панелей, а общее вентилирование предусмотреть естественным.
В производственных корпусах с большим числом рабочих мест и источников выделения вредностей нужно делать мощный принудительный воздухообмен. Городить 50 и более локальных вытяжек нецелесообразно, разве что подобные мероприятия продиктованы нормами.
В лабораториях и рабочих помещениях химических заводов вся вентиляция делается механической, причем рециркуляция запрещена.

Проект общеобменной принудительной вентиляции трехэтажного здания с применением центрального кондиционера (продольный разрез)

Примечание. Рециркуляция – возврат части отобранного воздуха обратно в цех с целью экономии теплоты (летом – холода), затраченной на нагрев. После фильтрования эта часть перемешивается со свежим уличным потоком в различных соотношениях.

Поскольку в рамках одной публикации нереально рассмотреть все разновидности производств, мы изложили общие принципы планирования воздухообмена. Более детальное описание представлено в соответствующей технической литературе, например, учебное пособие О. Д. Волкова «Проектирование вентиляции промышленного здания». Второй достоверный источник – форум инженеров АВОК (http://forum.abok.ru).

Методики расчета воздухообмена

Цель вычислений - определить расход подаваемого приточного воздуха. Если на производстве используются точечные вытяжки, то удаляемое зонтами количество воздушной смеси прибавляется к полученному объему притока.

Для справки. Вытяжные устройства очень слабо влияют на движение потоков внутри здания. Сообщить им нужное направление помогают приточные струи.

Согласно СНиП, расчет вентиляции производственного помещения делается по следующим показателям:

излишки теплоты, исходящие от нагретого оборудования и продукции;
водяной пар, насыщающий цеховой воздух;
вредные (токсичные) выбросы в виде газов, пыли и аэрозолей;
число работников предприятия.

Важный момент. В подсобных и различных бытовых комнатах нормативная база также предусматривает расчет по кратности обмена. Ознакомиться с методикой и воспользоваться онлайн-калькулятором можно .

Пример системы локальных отсосов, действующих от одного вентилятора. Предусмотрено улавливание пыли скруббером и дополнительным фильтром

В идеале расход притока считается по всем показателям. Самый больший из полученных результатов принимается для последующей разработки системы. Один нюанс: если выделяется 2 вида опасных газов, взаимодействующих друг с другом, приток рассчитывается по каждому из них, а результаты суммируются.

Считаем расход по выделениям теплоты

Прежде чем взяться за вычисления, нужно провести подготовительные работы по сбору исходных данных:

выяснить площади всех горячих поверхностей;
узнать температуру нагрева;
подсчитать выделяемое количество теплоты;
определить температуру воздушной среды в рабочей зоне и за ее пределами (выше 2 м над полами).

На практике задача решается совместно с инженером-технологом предприятия, предоставляющим сведения о производственном оборудовании, характеристиках продукции и тонкостях процесса изготовления. Зная указанные параметры, выполняйте расчет по формуле:

Расшифровка обозначений:

· L – искомый объем воздуха, подаваемый приточными установками либо проникающий через фрамуги, м³/ч;

Lwz – количество воздуха, забираемое из обслуживаемой зоны точечными отсосами, м³/ч;
Q – величина тепловыделений, Вт;
c – теплоемкость воздушной смеси, принимаем равной 1.006 кДж/(кг °C);
Tin – температура подаваемой в цех смеси;
Tl, Twz – температуры воздуха выше рабочей зоны и в ее пределах.

Расчет кажется громоздким, но при наличии данных выполняется без проблем. Пример: тепловой поток внутри помещения Q составляет 20000 Вт, вытяжные панели удаляют 2000 м³/ч (Lwz) температура на улице + 20 °С, внутри – плюс 30 и 25 соответственно. Считаем: L = 2000 + = 8157 м³/ч.

Избытки водяных паров

Следующая формула практически повторяет предыдущую, только параметры теплоты заменены обозначениями влажности:

W – количество паров воды, поступающих от источников за единицу времени, грамм/час;
Din – содержание влаги в притоке, г/кг;
Dwz, Dl – влагосодержание воздушной среды рабочей зоны и верхней части помещения соответственно;
остальные обозначения – как в предыдущей формуле.

Сложность методики заключается в получении исходных данных. Когда объект построен и производство работает, показатели влажности определить нетрудно. Другой вопрос – рассчитать выделения паров внутри цеха на стадии проектирования. Разработкой должны заниматься 2 специалиста – инженер-технолог и проектировщик вентсистем.

Выбросы пыли и вредных веществ

В данном случае важно хорошо изучить тонкости технологического процесса. Задача – составить список вредностей, определить их концентрацию и вычислить расход подаваемого чистого воздуха. Расчетная формула:

Mpo – масса вредного вещества либо пыли, выделяемой за единицу времени, мг/час;
Qin – содержание этого вещества в уличном воздухе, мг/м³;
Qwz – предельно допустимая концентрация (ПДК) вредности в объеме обслуживаемой зоны, мг/м³;
Ql – концентрация аэрозоля или пыли в оставшейся части цеха;
расшифровка обозначений L и Lwz дана в первой формуле.

Алгоритм работы вентиляции выглядит следующим образом. В помещение направляется расчетное количество притока, разбавляющее внутренний воздух и понижающее концентрацию загрязнителей. Львиную долю вредных и летучих веществ втягивают локальные зонты, расположенные над источниками, смесь газов удаляет механическая вытяжка.

Количество работающих людей

Методика применяется для расчета притока в офисные и другие общественные здания, где отсутствуют промышленные загрязнители. Нужно выяснить количество постоянных рабочих мест (обозначается латинской буквой N) и воспользоваться формулой:

Параметр m показывает объем воздушной чистой смеси, выделяемый на 1 рабочее место. В проветриваемых офисах значение m принимается равным 30 м³/ч, полностью закрытых – 60 м³/ч.

Замечание. В расчет принимаются только постоянные рабочие места, где сотрудники пребывают не менее 2 часов в день. Число посетителей роли не играет.

Расчет зонта местной вытяжки

Задача локального отсоса – отобрать вредный газ и пыль на этапе выделения, прямо от источника. Чтобы добиться максимальной эффективности, нужно правильно подобрать размер зонта в зависимости от габаритов источника и высоты подвеса. Методику вычислений удобнее рассматривать с привязкой к чертежу отсоса.

Расшифруем буквенные обозначения на схеме:

А, Б – искомые размеры зонта в плане;
h – расстояние от нижней кромки втягивающего устройства до поверхности очага выброса;
а, б – размеры перекрываемого оборудования;
D – диаметр вентиляционного воздуховода;
H – высота подвеса, принимается не более 1.8…2 м;
α (альфа) – угол раскрытия зонта, в идеале не превышает 60°.

Первым делом рассчитываем габариты отсоса в плане по простым формулам:

F – площадь широкой части зонта, вычисляется как А х Б;
ʋ — скорость воздушного потока в створе короба, для нетоксичных газов и пыли принимаем 0.15…0.25 м/с.

Примечание. Если необходимо отсасывать токсичные вредности, нормы требуют увеличить скорость вытяжного потока до 0.75…1.05 м/с.

Зная количество отбираемого воздуха, нетрудно подобрать канальный вентилятор требуемой производительности. Сечение и диаметр вытяжного воздуховода определяется по обратной формуле:

Заключение

Проектирование вентиляционных сетей – задача опытных инженеров. Поэтому наша публикация носит ознакомительный характер, пояснения и расчетные алгоритмы несколько упрощены. Если вы хотите досконально разобраться в вопросах вентилирования помещений на производстве, рекомендуем изучить соответствующую техническую литературу, другого пути не существует. Напоследок – методика расчета воздушного отопления в рамках видеосюжета.

Качество воздушной среды в цехах регламентируется законодательством, нормативы установлены в СНиП и ТБ. На большинстве объектов эффективный воздухообмен невозможно сформировать посредством естественной системы, и необходимо устанавливать оборудование. Важно добиться нормативных показателей. Для этого выполняется расчет приточно-вытяжной вентиляции производственного помещения.

В нормативах предусмотрены различные виды загрязнений:

избыточное тепло от работы машин и механизмов;
испарения, в которых содержатся вредные вещества;
избыточная влажность;
различные газы;
человеческие выделения.

Методика расчета предлагает анализ по каждому из виду загрязнений. Результаты не суммируются, а в работу принимается наибольшее значение. Так, если на производстве максимальный объем нужен для удаления излишков тепла, именно этот показатель принимается для вычислений технических параметров структуры. Приведем пример расчета вентиляции производственного помещения, площадью 100 м 2 .

Воздухообмен на промышленной площадке, площадью 100 м 2

На производстве должна выполнять следующие функции:

удалять вредные вещества;
очищать среду от загрязнений;
удалять излишнюю влагу;
выводить за пределы здания вредные выбросы;
регулировать температурный режим;
формировать приток чистого потока;
в зависимости от особенностей площадки и погодных условий, нагревать увлажнять или охлаждать поступающий воздух.

Поскольку каждая функция требует дополнительной мощности от вентиляционной структуры, поэтому выбор оборудования следует делать с учетом всех показателей.

Местная вытяжка

Если в технологических процессах производства на одном из участков происходят выбросы вредных веществ, то рядом с источником, согласно нормативам нужно установить местную вытяжку. Так удаление будет более эффективным.

Чаще всего таким источником являются технологические резервуары. Для таких объектов используются специальные установки – отсосы в виде зонтиков. Его размеры и мощность рассчитываются с использованием следующих параметров:

размеры источника в зависимости от формы: длина сторон (a*b) или диаметр (d);
скорость потоков в зоне источника (vв);
скорость всасывания установки (vз);
высота размещения отсоса над резервуаром (z).

Стороны прямоугольного отсоса рассчитываются по формуле:
А=а +0,8z,
где А – сторона отсоса, а – сторона резервуара, z – расстояние между источником и устройством.

Стороны круглого устройства рассчитываются по формуле:
D=d +0,8z,
где D – диаметр устройства, d – диаметр источника, z – расстояние между отсосом и резервуаром.

Преимущественно имеет форму конуса, угол которого не должен превышать 60 градусов. Если в цехе скорость масс более 0,4 м/сек, то устройство следует укомплектовать фартуком. Количество вытяжного воздуха устанавливается по формуле:
L=3600vз*Sa,
где L – расход воздуха в м3/час, vз – скорость потока в вытяжке, Sa – рабочая площадь отсоса.

Мнение эксперта

Задать вопрос эксперту

Результат нужно учитывать в проектировании и расчетах обещеобменной системы.

Общеобъемная вентиляция

Когда выполнен расчет местной вытяжки, виды и объемы загрязнений, можно делать математический анализ нужного объема воздухообмена. Наиболее простой вариант, когда на площадке нет технологических загрязнений, и в вычисления принимаются только человеческие выделения.

В этом случае задачей является достижение санитарных норм и чистоты производственных процессов. Необходимый объем для сотрудников вычисляется по формуле:
L=N*m,
где L – количество воздуха в м 3 /час, N – число работников, m – объем воздуха на человека в течение часа. Последний параметр нормируется СНиП и составляет 30 м 3 /час – в проветриваемом цеху, 60 м 3 /час – в закрытом.

Если вредные источники существуют, то задача вентиляционной системы снизить загрязнения до предельных норм (ПДК). Математический анализ выполняется по формуле:
О = Мв \ (Ко - Кп),
где О – расход воздуха, Мв – масса вредных веществ, выделяющихся в воздух за 1 час, Ко – концентрация вредных веществ, Кп – число загрязнений в притоке.

Так же вычисляется и приток загрязнений, для этого использую следующую формулу:
L = Мв / (yпом – yп),
где L – объем притока в м3/час, Мв – весовое значение вредных веществ, выделяющихся в цеху в мг/час, yпом – удельная концентрация загрязняющих веществ в м3/час, yп – концентрация загрязнений из приточного воздуха.

Расчет общеобменной вентиляции производственных помещений не зависит от его площади, здесь важны другие факторы. Математический анализ для конкретного объекта — сложен, в нем нужно учитывать множество данных и переменных, следует пользоваться специальной литературой и таблицами.

Приточная вентиляция

Расчет производственных помещений целесообразно выполнять по укрупненным показателям, которые выражают расход поступающего воздуха на единицу объема комнаты, на 1 человека или 1 источник загрязнений. В нормативах установлены свои нормы для различных производств.

Формула такова:
L=Vk
где L – объем приточных масс в м 3 /час, V – объем помещения в м 3 , k – кратность обмена воздуха.
Для помещения, площадью в 100 м 3 и высотой в 3 метра для 3-кратной смены воздуха потребуется: 100*3*3+=900 м 3 /час.

Расчет вытяжной вентиляции производственных помещений осуществляется после определения нужных объемов приточных масс. Их параметры должны быть аналогичны, так для объекта, площадью в 100 м 3 при высоте потолков в 3 метра и трехкратном обмене вытяжная система должна откачивать те же 900 м 3 /час.

Проектирование включает в себя массу аспектов. Все начинается с составления технического задания, в котором определяется ориентация объекта по сторонам света, назначение, планировка, материалы конструкций здания, особенности используемых технологий и режим работы.

Объемы вычислений – большие:

климатические показатели;
кратность воздухообмена;
распределение воздушных масс внутри здания;
определение воздуховодов, в том числе их форм, месторасположения, мощностей и других параметров.

Затем составляется генеральная схема, и вычисления продолжаются. На этом этапе учитывается номинальное давление в системе и его потерю, уровень шумов на производстве, длина системы воздуховодов, количество изгибов и иные аспекты.

Резюмируем

Правильный математический анализ для определения параметров воздухообмена на производстве может сделать только специалист, используя различные данные, переменные и формулы.

Самостоятельные работы приведут к ошибкам, а в результате: нарушению санитарных норм и технологических процессов. Поэтому, если на вашем предприятии нет специалиста с должным уровнем квалификаций, лучше воспользоваться услугами профильной компании.

Если в производственном помещении находится один или несколько локальных источников выброса вредных веществ, то правильнее всего улавливать и удалять эти вещества непосредственно от места их выделения. Такими источниками чаще всего бывает разное технологическое оборудование либо емкости. Для улавливания вредных паров или газов от них обычно применяют местные отсосы в виде зонтов. Некоторые поставщики оборудования комплектуют свои изделия отсасывающими устройствами необходимых размеров, нужно только выполнить расчет воздуховодов и подвести их к технологической установке. В остальных случаях вытяжное устройство рассчитывают и изготавливают, пользуясь схемой.

Для расчета вентиляции производственного помещения нужны следующие исходные данные:

габариты источника выброса (a x b) или его диаметр (d);
скорость движения воздуха в зоне выделения (ϑв);
скорость всасывания в створе зонта (ϑз);
высота установки устройства над источником (z).

При конструировании зонта следует учитывать, что эффективность его работы зависит от высоты установки над источником (z), поэтому надо расположить отсос по возможности ниже. Габаритные размеры устройства рассчитываются по формулам:

A = a + 0.8z, B = b + 0.8z , для отсосов круглой формы D = d + 0.8z .

При этом угол раскрытия зонта не должен превышать 60º, иначе по его краям будут образовываться застойные зоны и эффективность работы значительно снизится. При скорости движения воздушных масс в цеху (ϑв) выше, чем 0.4 м/с, местный отсос снабжается с 3 сторон откидными фартуками, ограждающими восходящий поток вентиляционного воздуха от внешнего воздействия. Скорость всасывания (ϑз) принимается по таблице в зависимости от количества фартуков:

После того как разработана конструкция отсасывающего устройства и определены его габаритные размеры, производится расчет количества вытяжного воздуха, его результат должен учитываться при дальнейшей разработке вентиляции помещения.

L = 3600ϑ х Sз , где:

ϑз – скорость потока в створе зонта, принимается по таблице;
L – потребный расход воздуха, м3/ч;
Sз – площадь рабочего проёма, определяется как А х В или 0.785D для круглой формы зонта, м2.

Расчет общеобменной приточно-вытяжной вентиляции

Разработка и проектирование вентиляции производственных помещений начинается с определения источников, выделяющих вредные, горючие или взрывоопасные вещества. После этого производится расчет, целью которого стоит выяснить расход вытяжного и приточного воздуха для удаления вредностей и соблюдения нормальных условий для работы людей. Простейший случай – это когда при технологическом процессе не выделяются вредные вещества. Тогда нужно подсчитать количество свежей воздушной смеси, необходимое для людей в соответствии с санитарными нормами:

L = N х m

В этой формуле:

L – потребное количество воздуха, м3/ч;
N – количество людей, постоянно работающих на участке;
m – удельный расход чистого воздуха на 1 человека в час.

Удельный расход – величина нормируемая, в соответствии со СНиП «Отопление и вентиляция», для зданий с возможностью проветривания она составляет 30 м3/ч на 1 человека, без проветривания – 60 м3/ч на 1 человека.

При наличии выбросов вредных веществ проектирование вентиляции заключается в том, чтобы разработать систему удаления этих вредностей из рабочей зоны и подачи в нее чистого обработанного воздуха. Ситуация с локальными источниками была рассмотрена выше, но при многих технологических процессах выделения рассредоточены по всей площади участка, перекрыть ее всю местными вытяжками невозможно.

При постоянном выделении вредных веществ по всей площади производственного участка задача состоит в том, чтобы разбавить их концентрацию в воздухе рабочей зоны, а затем удалить с помощью вытяжных вентиляционных систем.

Для каждого вида веществ, наличие которых в пространстве помещения может нанести вред здоровью человека, нормами установлены значения предельно допустимых концентраций (ПДК). Эти данные общедоступны и содержатся в соответствующей справочной литературе. Чтобы концентрация вредностей в цехе не превышала нормированные значения, внутрь следует подавать чистый воздух, его количество высчитывается по формуле:

L = Mв / (yпом – yп) , где:

L – искомое количество свежего воздуха для притока, м3/ч;
Mв – масса вещества, выделяемая в пространство за единицу времени, мг/ч;
yпом – его удельная концентрация в объёме цеха или участка, мг/м3;
yп – концентрация этого же вещества в приточном воздухе, мг/м3.

Когда вредностей в помещении выделяется несколько, то целью расчета вентиляции становится определение объема притока для каждого из них. Затем все результаты суммируются и получается общий объем воздуха, который должна принудительно подавать в рабочую зону цеха приточная вентиляционная система. Это же количество загрязненного воздуха необходимо удалять с помощью вытяжки. Если в цехе присутствуют местные отсосы, то расход вытяжного воздуха на каждом из них следует прибавить к общему объему притока, чтобы соблюдался воздушный баланс.

Представленные расчеты могут оказаться полезными для предварительного подбора вентиляционного оборудования и укрупненного подсчета стоимости. Более точное и детальное понимание вопроса появляется в процессе проектирования объекта, выполняемое специалистами.

ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны
Система газового пожаротушения: модули, установка, монтаж Как сделать вентиляцию в частном доме Как сделать приточную вентиляцию своими руками
Как сделать вентиляцию на кухне своими руками