Методы расчета систем искусственной вентиляции
Основная цель расчета общеобменных систем искусственной вентиляции — определить количество воздуха, которое необходимо подать и удалить из помещения При расчете вентиляции в цехах, воздухообмен, как правило, определяют расчетным путем по конкретным данным о количестве вредных выделений (тепла, влаги, паров, газов)
Для цехов, где выделяются вредные вещества, воздухообмен определяют по количеству вредных газов, паров, пыли, которые поступают в рабочую зону, с целью разбавления их приточным воздухом до предельно допустимых концентраций:
(2.1)
где U — количество вредных выделений в цехе, мг/ч;
к1, — предельно допустимая концентрация вредных выделений в воздухе цеха, мг/м3,
k2 — концентрация вредных выделений в приточном воздухе, мг/м3.
В соответствии со СНиП k2 ≤ k1.
Для помещений, где вредные выделения отсутствуют (или количество их незначительно) приток (вытяжку) воздуха можно определить по кратности воздухообмена (k) — отношения объема вентиляционного воздуха L (м3/час) к объему помещения Vп (м3):
(2.2)
Кратность воздухообмена показывает сколько раз в течение часа необходимо поменять весь объем воздуха в данном помещении для создания нормальных условий воздушной среды. Определив по справочнику кратность воздухообмена при известном объеме помещения можно рассчитать объем приточного воздуха или вытяжки.
Для помещений, в которых отсутствуют вредные выделения и избыточное тепло и нет необходимости в создании метеорологического комфорта можно использовать формулу:
(2.3)
где l —
минимальная подача воздуха на одного работающего в соответствии с санитарными нормами (при объеме помещения на одного работающего, до 20 м3 – 30м3/ч, a при объеме больше 20м3 — 20 м3/ч);
n — количество работающих в помещении.
При расчете местной вытяжной вентиляции количество воздуха, удаляемое местным отсосом (зонт, панель, шкаф) можно определить по формуле:
(2.4)
где F — площадь сечения отверстия местного отсоса, м2;
v — скорость движения удаляемого воздуха в этом отверстии (принимается от 0,5 до 1,7 м/с в зависимости от токсичности и летучести газов и паров).
Естественная и искусственная вентиляции должны отвечать следующим санитарно-гигиеническим требованиям.
— создавать в рабочей зоне помещений соответствующие нормам метеорологические условия труда (температуру, влажность и скорость движения воздуха);
— полностью удалять из помещений вредные газы, пары, пыль и аэрозоли или растворять их до предельно допустимых концентраций;
— не вносить в помещение загрязненный воздух снаружи или путем засасывания из смежных помещений;
— не создавать на рабочих местах сквозняков или резкого охлаждения;
— быть доступными для управления и ремонта в процессе эксплуатации;
— не создавать в процессе эксплуатации дополнительных неудобств (например, шума, вибраций, попадания дождя, снега)
Следует учесть, что к вентиляционным системам, установленным в пожаро- и взрывоопасных помещениях предъявляется целый ряд дополнительных требований, которые в этом разделе не рассматриваются.
Кондиционирование воздуха
– это создание и автоматическое поддержание в помещениях постоянных или изменяющихся по программе определенных метеорологических условий, наиболее благоприятных для работающих или требуемых для нормального протекания технологического процесса. Кондиционированние воздуха может быть полным и неполным. Полное кондиционирование воздуха предусматривает регулирование температуры, влажности, подвижности и чистоты воздуха, а также, в ряде случаев, возможность его дополнительной обработки (обеззараживания, ароматизации, ионизации). При неполном кондиционировании регулируется только часть параметров воздуха.
Кондиционирование воздуха осуществляется кондиционерами, которые подразделяются на центральные и местные. Центральные кондиционеры предназначены для обслуживания больших за размерами помещений.
Приоритеты «ЭнергоСтар» в области обслуживания систем вентиляции
Профессионализм Имея огромный опыт работы с климатическим оборудованием, мы понимаем, что ключ к успеху профессиональный персонал, и поэтому делаем ставку на высокую квалификацию технических специалистов. Строгий отбор персонала, регулярное профессиональное обучение сотрудников позволяет нам гордиться результатами проделанной работы и полностью удовлетворять запросы клиентов в сфере обслуживания систем вентиляции.
100% качественное выполнение работ Мы строим свою работу в соответствие с международными стандартами качества. Каждый технологический процесс отработан, внутренние процессы взаимодействия в компании отлажены. Это позволяет нам говорить о высочайшем уровне обслуживания. Наши специалисты максимально учитывают в свое работе требования и пожелания клиентов. Результат — это всегда довольный клиент.
Лояльные цены Каждый клиент и каждый проект для нас индивидуальны. При оценке стоимости работ по обслуживанию систем вентиляции мы учитываем тип и мощность установки, их местонахождение и количество, необходимость использования специального оборудования (автовышки, альпинистского снаряжения). Обрабатывая клиентские запросы, мы разрабатываем максимально эффективные решения при оптимальных денежных затратах.
| № | Наименование | Стоимость, руб. |
|---|---|---|
| 1 | Техническое обслуживание приточной установки до 40000 м3/ч (без системы автоматики). | от 4000 |
| 2 | Техническое обслуживание приточно-вытяжной установки до 40000 м3/ч (без системы автоматики). | от 5000 |
| 3 | Техническое обслуживание вытяжной установки до 40000 м3/ч. | от 3500 |
Состав работ по техническому обслуживанию вентиляции.
- Внешний осмотр оборудования, проверка креплений и конструкций установки, при необходимости протяжка креплений.
- Контроль работы вентилятора, отсутствие биение, заедания, повышенного шума.
- Проверка электрической части (линейность, ток, надёжность соединений).
- Проверка работы электроприводов заслонок, запорной арматуры.
- Контроль состояния и чистка (замена) фильтров.
- Осмотр теплообменника на повреждения и загрязнённость, при необходимости чистка.
- Проверка устойчивости работы контура автоматического регулирования, проверка и запись показаний системы.
- Проверка срабатывания защитных устройств.
- Проверка узлов обвязки, арматуры, чистка грязевого фильтра.
- Проверка целостности гибких вставок.
- При обнаружении отклонений в работе — планирование и проведение ремонтных или других работ по согласованию с заказчиком.
Типы воздуховодов
Воздуховоды — это элементы системы, отвечающие за перенос отработанного и свежего воздуха. В состав входят основные трубы переменного сечения, отводы и полуотводы, а также разнообразные переходники. Различаются по материалу и форме сечения.
От типа воздуховода зависит область применения и специфика движения воздуха. Существует следующая классификация по материалу:
- Стальные — жёсткие воздуховоды с толстыми стенками.
- Алюминиевые — гибкие, с тонкими стенками.
- Пластиковые.
- Матерчатые.
По форме сечения подразделяются на круглые разного диаметра, квадратные и прямоугольные.
Пылеуловители и фильтры для работы на производстве
Качество выбросов воздуха в атмосферу регламентируется требованиями к вентиляции производственных помещений. Поэтому грязный воздух из промышленных цехов необходимо фильтровать перед выбросом в окружающую среду. Один из важнейших параметров, рассчитываемый для вентиляции производственного помещения – эффективность очистки воздуха.
Она подсчитывается так:
где Квх— это концентрация примесей в воздухе до фильтра, Квых — концентрация после фильтра.
Вид очистительной системы зависит от количества примесей, химического состава и формы.
Самая простая конструкция пылеуловителей – пылеосадочные камеры. В них резко снижается скорость воздушного потока и за счет этого оседают механические примеси. Такой вид очистки подходит лишь для первичной очистки и не слишком эффективен.
Пылеосадочные камеры бывают:
- простыми;
- лабиринтовыми;
- с отбойником.
Чтобы уловить пыль с частицами больше 10 микрон используют циклоны – инерционные уловители пыли.
Циклон – это цилиндрическая емкость из металла, сужающаяся снизу. Сверху подается воздух, частицы пыли под влиянием центробежных сил ударяются о стенки и падают вниз. Чистый воздух выводится через специальную трубу.
Чтобы еще увеличить объем задержанной пыли, в корпусе циклона распыляют воду. Такие устройства называются циклонами-промывателями. Пыль смывается водой и направляется в отстойники.
Современный вид пылеуловителей – ротационные или ротоклоны. Их работа основана на сочетании сил Кориолиса и центробежной силы. Конструкция ротоклонов напоминает центробежный вентилятор.
Электрофильтры – это еще один способ очистить воздух от пыли. Положительно заряженные частицы пыли притягиваются к электродам с отрицательным зарядом. Через фильтр пропускают высокое напряжение. Чтобы очистить электроды от пыли, они время от времени производится автоматическое потряхивание. Пыль попадает в накопители.
Используются также гравийные и коксовые фильтры, смачиваемые водой.
Фильтры средней и тонкой очистки выполняются из фильтровального материала: войлока, синтетических нетканых материалов, мелких сеток, пористых тканей. Они улавливают мельчайшие частички масел, пыль, но достаточно быстро забиваются и требуют замены или очистки.
Если воздух необходимо очистить от очень агрессивных, взрывоопасных веществ или газов, используются эжекционные системы.
Эжектор состоит из четырех камер: разряжения, конфузора, горловины, диффузора. Воздух в них попадает под большим давлением, увлекаемый мощным вентилятором или компрессором. В диффузоре динамическое давление преобразуется в статическое, после чего воздушная масса увлекается наружу.
Как рассчитать приточно-вытяжную вентиляцию: устройство и проектирование системы
Приточно-вытяжная система вентиляции состоит из двух частей: приточная система вентиляции (обеспечивает доставку свежего воздуха с улицы, его нагрев, очистку, при необходимости охлаждение) и вытяжная система (в народе просто «вытяжка», то есть устройство, обеспечивающее отток воздуха из помещения). Вытяжная вентиляция имеет довольно простое устройство (воздуховод и механизм, обеспечивающий отток воздуха), она не требует установки фильтров, охладителей или обогревателей, единственное что необходимо, шумопоглатитель – если вытяжка довольно мощная, она будет создавать шум своей работой.
Важный вопрос, который интересует многих потребителей – как рассчитать вытяжную вентиляцию? Для вычисления мощности прибора, удаляющего воздух, нужно просчитать объем помещения в куб. м. а затем умножить на 12. Расчет вытяжной вентиляции, пример:
- кухня площадью 2 Х 3 м с высотой потолка 2, 5 м, объем помещения равен 15 куб. м.
- мощность вытяжки 15 Х 12 = 180 куб. м./ч
Для улучшения работы вытяжки рекомендуется открывать окно или форточку. Для экономичности вентиляционной системы применяют комплексные решения. Зимой, воздух, выводящийся наружу, обогревает воздух, поступающий в помещение, для этих целей используется специальный агрегат – рекуператор – своеобразный теплообменник, в котором прогревается воздух, прибывший с улицы. Устройство рекуператора таково, что уличный воздух прогревается, не смешиваясь с воздухом, выводимым на улицу.
Проектирование приточно-вытяжной вентиляции – этап, с которого начинается установка вентиляционной системы. Прежде чем произвести фактическую установку, необходимо на бумаге посчитать сколько требуется метров трубы для оттока воздуха, сколько требуется воздуховодов для притока воздуха, где будут стоять все узлы и детали системы, где будут установлены решетки и воздухозаборы. На этапе проектировании следует учитывать не только местонахождение, но и размеры воздуховодов (диаметр труб), чем больше диаметр – тем больший поток воздуха можно обеспечить, однако современное жилье редко отличается большой высотой потолков, поэтому установить довольно широкие трубы не получится. Минус узких воздуховодов – высокая шумность, поэтому при расчете приточной вентиляции обычно находят компромисс между показателями шума и размерами труб.
Что касается мощности притока воздуха, то обычно проводятся следующие расчеты:
- В жилые помещения необходимо подавать до 3 куб. м. в час на 1 кв. м жилья,
- В местах общественного пользования необходимо подавать 60 куб. м. /час на человека постоянно пребывающего в здании и до 20 куб. м. в час на одного временного посетителя.
Производительность по воздуху
Расчет системы вентиляции начинается с определения производительности по воздуху (воздухообмена), измеряемой в кубометрах в час. Для расчетов нам потребуется план объекта, где указаны наименования (назначения) и площади всех помещений.
Подавать свежий воздух требуется только в те помещения, где люди могут находиться длительное время: спальни, гостиные, кабинеты и т. п. В коридоры воздух не подается, а из кухни и санузлов удаляется через вытяжные каналы. Таким образом, схема движения воздушных потоков будет выглядеть следующим образом: свежий воздух подается в жилые помещения, оттуда он (уже частично загрязненный) попадает в коридор, из коридора — в санузлы и на кухню, откуда удаляется через вытяжную вентиляцию, унося с собой неприятные запахи и загрязнители. Такая схема движения воздуха обеспечивает воздушный подпор «грязных» помещений, исключая возможность распространения неприятных запахов по квартире или коттеджу.
Для каждого жилого помещения определяется количество подаваемого воздуха. Расчет обычно ведется в соответствии со и МГСН 3.01.01. Поскольку СНиП задает более жесткие требования, то в расчетах мы будем ориентироваться на этот документ. В нем говорится, что для жилых помещений без естественного проветривания (то есть там, где окна не открывают) расход воздуха должен составлять не менее 60 м³/ч на человека. Для спален иногда используют меньшее значение — 30 м³/ч на человека, поскольку в состоянии сна человек потребляет меньше кислорода (это допустимо по МГСН, а также по СНиП для помещений с естественным проветриванием). При расчете учитываются только люди, находящиеся в помещении длительное время. Например, если у вас в гостиной пару раз в году собирается большая компания, то увеличивать производительность вентиляции из-за них не нужно. Если же вы хотите, чтобы гости чувствовали себя комфортно, можно установить VAV-систему, которая позволяет регулировать расход воздуха раздельно в каждом помещении. С такой системой вы сможете увеличить воздухообмен в гостиной за счет его снижения в спальне и других помещениях.
После расчета воздухообмена по людям нам нужно рассчитать воздухообмен по кратности (этот параметр показывает, сколько раз в течение одного часа в помещении происходит полная смена воздуха). Чтобы воздух в помещении не застаивался, нужно обеспечить хотя бы однократный воздухообмен.
Таким образом, для определения требуемого расхода воздуха нам нужно рассчитать два значения воздухообмена: по количеству людей и по кратности и, после чего выбрать большее из этих двух значений:
Расчет воздухообмена по количеству людей:
L = N * Lnorm, где
L требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;
N количество людей;
Lnorm норма расхода воздуха на одного человека:
- в состоянии покоя (сна) 30 м³/ч;
- типовое значение (по СНиП) 60 м³/ч;
Расчет воздухообмена по кратности:
L = n * S * H, где
L требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;
n нормируемая кратность воздухообмена:
для жилых помещений – от 1 до 2, для офисов – от 2 до 3;S площадь помещения, м²;
H высота помещения, м;
Рассчитав необходимый воздухообмен для каждого обслуживаемого помещения, и сложив полученные значения, мы узнаем общую производительность системы вентиляции. Для справки типовые значения производительности вентиляционных систем:
- Для отдельных комнат и квартир от 100 до 500 м³/ч;
- Для коттеджей от 500 до 2000 м³/ч;
- Для офисов от 1000 до 10000 м³/ч.
Нормативные документы и расчет воздухооборота
Кратность обмена воздуха в здании регулируется СТО, СНиПами и правилами ТБ, применимыми для конкретного предприятия. Требования к гигиене и санитарии в помещениях производства регулируются СанПиН 2.2.4.548-96.
Методические указания для расчета воздухооборота.
Обмен воздушными массами рассчитывается следующим образом:
где L- объем поступающего воздуха м³/ч;
n- число, указывающее кратность воздушного обмена;
S – площадь объекта, м²;
H- высота объекта, м.
Естественные условия вентиляции увеличивают количественное число показателя кратности до 3-4 раз в час. С целью повышения этого параметра используют механическую вентиляцию.
Расчетные параметры вытяжной вентиляции помещений производства определяются по следующей формуле:
А=а+0,8z, B=b+0,8z
В случае наличия круглых откосов D=d+0,8z
где а×b – габариты источника выброса, d – диаметр.
Ʋв – скорость перемещения воздуха там, где происходит его выделение;
Ʋз – скорость всасывания в районе зонта;
z – высота установки.
Цеха производства
Места рабочих в цехах часто попадают под воздействие тепловой энергии и вредных веществ. Нормы воздушного обмена для производственных цехов определены СНиП 41-01-2003.
Расчетные значения цеховой вентиляции вычисляются следующим образом:
где L- расход воздуха, м³;
V- скорость воздушного потока в устройстве, м/с;
S- площадь, определяемая проемом установленной вытяжки, м².
Значения воздухооборота в помещениях производства зависят от:
- площади и формы цеха;
- количества персонала;
- интенсивности физической нагрузки людей;
- технологии производства;
- тепловых потерь оборудования;
- повышенной влажности в цеху.
Выбросы пыли и вредных веществ
В зависимости от направленности работ, осуществляемых производственными цехами, вредные выбросы бывают в виде паров химических веществ, механической пыли, тепловых выбросов.
Вытяжные устройства могут иметь различную мощность и схему работы. В случае возникновения аварии и внезапного выброса повышенного количества отравляющих паров и газов в помещениях производства должна быть смонтирована дополнительная вентиляция с вытяжкой, обеспечивающая обмен, превышающий общую вентиляцию в десять раз.
Включение вентиляционного оборудования, установленного на случай аварии, должно производиться как снаружи, так и во внутренней части здания, и за небольшой промежуток времени уменьшать концентрацию ядовитых газов и удалять вредные отходы в виде пара на местах работы.
Вентиляция складских комплексов
Вентиляционное обеспечение складов обеспечивает сохранность, хранящейся там продукции от воздействия вредных факторов. В помещениях складских комплексов присутствуют выделения пыли, тепла. Если там хранятся опасные вещества могут присутствовать вредные выделения газа.
Нормы вентиляции для помещений, в которых располагаются склады регулируются СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
Вытяжные конструкции монтируются в самых грязных местах складских зданий.
Показатель кратности воздухообмена определяется следующим образом:
где A(м³/ч)-воздушный объем, выделяемый в складском помещении в течение одного часа;
V(м³ )- объем складского помещения
Считаем расход по выделениям тепла
Избытки тепла (кДж/ч), выводимые из складского помещения вычисляются по следующей формуле:
где Q_n- тепловая энергия, выделяемая в помещение от оборудования и работающих людей, кДж/ч.;
Qотд. – выделение тепла в окружающую среду, кДж/ч.
При условии имеющихся теплоизбытков, расчет количественного параметра воздуха (в м³/ч), необходимых для удаления за 1 час, рассчитывается по формуле:
где С – теплоемкость воздушных масс, С=1, кДж/кг;
ΔT – разница между температурными значениями поступающего и удаляемого воздуха, К;
γпр – плотность приточного воздуха, γпр=1,29 кг/м³.
При наличии опасных газов или пыли расчет L производится отдельно для каждого случая.
Расчетная величина кратности по выделениям теплоты вычисляется следующим образом:
Избытки водяных паров
Воздушные массы, содержащие большую концентрацию водных паров, отрицательно воздействует на состояние человека. Показатель относительной влажности, обеспечивающий комфортное пребывание человека в помещении, составляет 40-60%.
Избытки водяных паров удаляют установкой дополнительных щелевых отсосов. Они способны удалять воздух, насыщенный водяными парами, в объеме 300-500 м³/ч.
Методика расчёта
Самый распространенный вариант, когда оба параметра — сила напора и площадь сечения — неизвестны. В этом случае каждый из них определяется отдельно, с применением своих формул.
Скорость
Она необходима для получения параметров динамического давления на проектируемом участке. Надо помнить, что расход воздуха известен заранее, причем, не для всей системы, а для каждого участка. Измеряется в м/с.
υ фак = L/(3600×Fф), где
L — расход воздуха на исследуемом участке, м3/ч
Давление
Вентиляционная система делится на отдельные ветки (участки) по местам изменения расхода воздуха или изменениям площади сечения. Каждый нумеруется. Естественное располагаемое давление определяется по формуле:
Δре = h .g ( ρн –ρвн), где
h – разница при подъёме между верхней и нижней точкой ρн и ρвн – плотность внутри/снаружи
Плотности определяются с использованием параметров перепада температуры воздуха внутри и наружи помещения. Они указаны в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Далее берётся формула:
Σ(R . L .βш +Z) ≤Δ ре, где
Σ(R . L .βш +Z) – сумма расхода давления на рассматриваемом участке, где
R – удельные потери от трения (Па/м); L – длина рассматриваемого участка (м); βш – коэффициент шероховатости стенок вентканалов; Z – потери давления в местных сопротивлениях; Δре – естественное располагаемое давление.
Важно заложить небольшой запас по давлению, будет вполне достаточно 5-10%. Подбор воздуховода ведётся по специальным таблицам
Если необходим квадратного или прямоугольного сечения, то его приводят по формуле эквивалента круглого канала:
Подбор воздуховода ведётся по специальным таблицам. Если необходим квадратного или прямоугольного сечения, то его приводят по формуле эквивалента круглого канала:
dэкв= 2а . в /(а+в), где
а,в – геометрические размеры канала, см
5 Причины некачественного проветривания помещений
Если в помещении душно, в ванной на стенах образовался грибок или наблюдаются прочие неприятные явления, значит, нужно срочно проверить систему вентиляции. Причины возникновения подобных проблем могут быть разными. Например, отсутствие микротрещин после герметичной установки пластиковых оконных конструкций полностью препятствует естественному вентилированию помещений. В этом случае нужно позаботиться об обустройстве принудительной вентиляции с вентилятором.
Еще одной причиной слабого поступления свежего потока и плохого выведения загрязненного воздуха, насыщенного углекислым газом, разными запахами или влагой, является засорение воздуховодов. Это приводит к образованию на стенах помещения грибка, который отрицательно влияет на человеческое здоровье и способен вызвать серьезные заболевания.
Самый простой способ обнаружения проблем с воздухообменом — проверка тяги. Достаточно просто поднести к вытяжному проему тонкую бумагу или горящую спичку (не рекомендуется применять второй вариант в помещениях с газовыми установками). Если бумажка или пламя наклоняются в сторону вытяжки, значит с тягой все в порядке. Если нет, есть проблемы с выведением загрязненного воздуха. Главные причины — воздуховоды засорились или были повреждены во время проведения ремонта.
Но выход есть из любой ситуации. Можно прочистить воздушные каналы, при необходимости добавить дополнительные элементы вентиляции, предварительно сделав расчеты согласно установленным нормам.
