Как рассчитать вентиляцию производственного помещения: принцип вычисления минимально необходимого воздухообмена и факторы влияющие на требования к вентиляционной системе

При работе на производстве должны соблюдаться различные нормативы, к условиям труда предъявляются строгие требования. Немало зависит на предприятиях от правильного воздухообмена. Естественная вентиляция не поможет его обеспечить, поэтому необходимо устанавливать приточно-вытяжную вентиляцию. Для этого требуется специальное оборудование, а значит, необходим расчет вентиляции производственного помещения.

Факторы, влияющие на минимально необходимую мощность вентиляционной системы

Во-первых, на качество вентиляции влияет загрязнение воздуха. В производстве встречаются следующие виды выделений вредных веществ:

• теплота, выделяемая работающим оборудованием,
• испарения и пары вредных веществ,
• выделения различных газов,
• влажность,
• выделения людей (пот, дыхание и т.п.).

Практически на всех предприятиях присутствуют хотя бы какие-то из этих загрязнений. Высчитывая мощность системы вентиляции, их надо брать в расчет.

Приточно-вытяжная вентиляция должна выполнять следующие функции:

1. Удаление вредных веществ.
2. Удаление излишков влаги.
3. Очистка загрязненного воздуха.
4. Удаленный выброс вредных веществ.
5. Регуляция температуры помещения, поглощение излишнего тепла.
6. Наполнение помещения чистым воздухом.
7. Нагрев, охлаждение или увлажнение поступающего воздуха.

Все эти функции требуют определенных затрат мощности при работе вентиляционной системы. Поэтому при ее установке необходимо выбрать и рассчитать все необходимые параметры.

При проектировании устройства вентилирования рассчитывают расход воздуха по формуле:

• F обозначает суммарную площадь проемов в м²,
• Wо — среднее значение скорости втягивания воздуха. Эта функция зависит от степени загрязненности воздуха и характера выполняемых операций.

Еще один фактор, влияющий на мощность вентиляции — это подогрев поступающего воздуха. Чтобы затраты были меньше, используют рециркуляцию: часть очищенного воздуха нагревается и возвращается в помещение. При этом должны быть соблюдены следующие правила:

• снаружи должно поступать не менее 10% чистого воздуха, а в обратно поступающем воздухе вредных примесей не должно быть более 30%;
• запрещается применение рециркуляции на производстве, где в воздухе присутствуют взрывоопасные вещества, вредные микроорганизмы, выбросы, относящиеся к 1-3 классу опасности.

Расчет приточно-вытяжной вентиляции производственного помещения

Для того, чтобы сделать проект приточно-вытяжной вентиляции, первым делом определяется источник вредных веществ. Затем высчитывается сколько чистого воздуха необходимо для нормальной работы людей и сколько загрязненного воздуха необходимо вывести из помещения.

Каждое вещество имеет свою концентрацию, и нормы содержания их в воздухе тоже различны. Поэтому расчеты делаются для каждого вещества в отдельности, а результаты потом суммируются. Для создания правильного воздушного баланса необходимо учитывать количество вредных веществ и локальных отсосов, чтобы сделать расчет и определить, сколько необходимо чистого воздуха.

Различают четыре схемы воздухообмена приточно-вытяжной вентиляции на производстве: сверху-вниз, сверху-вверх, снизу-вверх, снизу-вниз.

Расчет производится по формуле:

• где К_р — кратность воздухообмена,
• G — единица времени (час),
• V -объем помещения.

Правильный расчет необходим, чтобы потоки воздуха не попадали в смежные помещения и не удалялись оттуда. Также устройство, подающее свежий воздух, должно располагаться со стороны оборудования, чтобы вредные вещества или пары не попадали на людей. Все эти моменты должны быть учтены.

Если при производственном процессе выделяются вредные вещества тяжелее воздуха, то необходимо использовать комбинированные схемы воздухообмена, при которых 60% вредных веществ будет удаляться из нижней зоны, а 40% — из верхней.

Выводящей излишки тепла и вредные испарения

Это наиболее сложный расчет, потому что надо брать в расчет несколько факторов, и вредные вещества могут быть распределены на большой площади. Рассчитывается количество вредных веществ по следующей формуле:

• где L — необходимое количество свежего воздуха,
• Мв — масса выделяемого вредного вещества (мг/ч),
• упом — удельная концентрация вещества (мг/м³),
• уп — концентрация этого вещества в воздухе, поступающем через систему вентиляции.

При выделении нескольких видов разных веществ, расчет делается для каждого отдельно, а потом суммируется.

Системы, нормализующей уровень влажности

Для этого расчета сначала необходимо определить все источники образования влаги. Влага может образоваться:

• при кипении жидкости,
• при испарении из открытых емкостей,
• утечки влаги из аппаратов.

Суммируя выделение влаги из всех источников, составляется расчет для системы воздухообмена, нормализующего уровень влажности. Это делается для создания нормальных условий труда и соблюдения санитарно-гигиенических норм.

Формула для воздухообмена:

• Где D_ух=M_ухJ_ух,
• а D_пр=M_прJ_пр.
• J_ух и J_пр — относительные влажности уходящего и приточного воздуха,
• M_ух и M_пр — массы водяных паров, находящихся в уходящем и приточном воздухе при полном его насыщении и соответствующей температуре.

Вентиляции при высокой концентрации людей

Данный расчет наиболее прост, так как здесь отсутствуют расчеты при выделении вредных веществ, и берутся в расчет только выделения от жизнедеятельности людей. Присутствие чистого воздуха обеспечит высокую производительность труда, соблюдение санитарных норм, чистоту технологического процесса.

Для вычисления необходимого объема чистого воздуха, используют следующую формулу:

• где L необходимое количество воздуха (м³/ч),
• N количество работающих людей в данном помещении, m – воздух, необходимый для дыхания одного человека в час.

По санитарным нормам, расход чистого воздуха на одного человека составляет 30 м³ в час, если помещение проветривается, если же нет, то эта норма удваивается.

Пример расчета мощности общеобменной вентиляции

Общеобменная вентиляция осуществляет циркуляцию воздуха по всему цеху или в большей его части. Она не имеет проблем, связанных с атмосферным влиянием и может перемещать воздушные массы на большие расстояния по каналам любой конфигурации.

При общеобменной вентиляции требующийся воздухообмен определяют из условий удаления избыточной теплоты и разбавления вредных выделений свежим воздухом до предельно допустимых концентраций.

Расход приточного воздуха, необходимый для отвода избыточной теплоты:

• где Q_изб — избыточное количество теплоты, кДж/ч;
• с — теплоемкость воздуха, Дж/кгК (это постоянная величина, она равна 1,2 Дж/кгК);
• r — плотность воздуха, кг/м³;
• t_уд — температура воздуха, удаляемого из помещения, ^оС;
• t_пр — температура поступающего воздуха.

Температура приточного воздуха зависит от географического положения предприятия и от времени года. Температуру удаляемого воздуха принимают равной температуре в рабочей зоне и считают ее на 3-5 ^оС выше температуры наружного воздуха. Плотность воздуха — 1,225 кг/м³.

Еще необходимо рассчитать расход приточного воздуха, необходимый для поддержания концентрации вредных веществ в заданных пределах. Воспользуемся формулой:

• где G — количество выделяемых вредных веществ, мг/ч;
• g_уд — концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м³;

g

• _пр — концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м³.

Количество входящего чистого воздуха должно быть в достаточном объеме. Устройство и вид системы на каждом производстве регулируются СНиП.

Расчет вентиляции производственного помещения — непростое дело. Оно требует специальных знаний и точных расчетов. Особенно когда нужно сделать расчеты для производства, где производятся взрывоопасные или вредные вещества, лучше всего обратиться к профессионалам. Можно установить любую систему, если спроектировать ее грамотно, с соблюдением необходимых норм.