Расчет вентиляции

Расчет системы вентиляции, как правило, начинается с подбора оборудования, подходящего по таким параметрам, как производительность по прокачиваемому объему воздуха и измеряемому в кубометрах в час.

Важнейшим показателем в системе является кратность воздухообмена, которая показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа.

Кратность воздухообмена определяется СНиП (Строительными Нормами и Правилами) и зависит от назначения помещения, количества оборудования, выделяющего тепло, а также от того, сколько людей находится в помещении. Как правило, для жилых помещений необходимая кратность воздухообмена составляет единицу, в то время как для рабочих помещений (офис и др.) это значение должно составлять 2-3.

В сумме все значения по кратности воздухообмена для всех помещений составляют производительность по воздуху. Как правило, обычные значения производительности составляют: для офисов: 1000-10000 кубометров/ч для коттеджей: 1000-2000 кубометров/ч для квартир: 100-800 кубометров/ч.

Следующий этап в расчете вентиляции - проектирование воздухораспределительной сети, состоящей из таких компонентов, как воздуховоды, распределители воздуха, а также фасонные изделия (переходники, повороты, разветвители.) Сначала разрабатывается схема воздуховодов, по которой производится расчет уровня шума, рабочего давления и скорости потока воздуха.

Рабочее давление напрямую зависит от того, какова мощность используемого вентилятора и рассчитывается с учетом диаметров воздуховодов, количества переходов с одного диаметра на другой, и количества поворотов. Рабочее давление должно возрастать с увеличением длины воздуховодов и количества поворотов и переходов.

Средняя скорость потока воздуха определяется диаметром воздуховодов и, как правило, составляет 12-16 метров в секунду. Проектируя системы вентиляции, необходимо находить оптимальное соотношение между мощностью вентилятора, уровнем шума и диаметром воздуховодов.

Расчет мощности калорифера производится с учетом необходимой температуры в помещении и нижним уровнем температуры воздуха снаружи. Средние значения мощности калорифера: для квартир: от 1 до 5 кВт для офисов: от 5 до 50 кВт

Установка систем вентиляции

Установка и эксплуатация систем вентиляции - важнейший элемент в создании благоприятного климата в помещении, поэтому требования к техническим параметрам при расчете вентиляции прописаны в Строительных Нормах и Правилах (СНиП) и имеют силу закона.

При отсутствии системы вентилирования воздуха в закрытом помещении резко увеличивается концентрация углекислого газа, а также других вредных веществ, оказывающих негативное влияние на здоровье человека. Возникают сонливость, потеря трудоспособности, головная боль.

Конечно, можно время от времени проветривать помещение, но тогда вместе со свежим воздухом внутрь проникает пыль, частицы выхлопных газов автомобилей, уличный шум. Кроме того, приходится все время то открывать, то закрывать форточку или окно.

Системы вентиляции воздуха полностью решают все эти проблемы. Разработка этих систем гораздо сложнее, чем расчет установки обычного бытового кондиционера, поэтому здесь мы сможем обрисовать ситуацию лишь в общих словах и рассказать о таких терминах и понятиях, как расчет вентиляции, системы вентиляции, приточная вентиляция и т.д.

Состав систем вентиляции

Состав системы вентиляции зависит от ее типа. Приточные искусственные (механические) системы вентиляции - наиболее сложные и часто используемые, поэтому именно их состав мы и рассмотрим.

1. Естественная и механическая вентиляция.

1.1. Естественная вентиляция - перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит: вследствие разности температур наружного (атмосферного) воздуха и воздуха в помещении, так называемой аэрации;

- вследствие разности давлений "воздушного столба" между нижним уровнем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем - вытяжным устройством (дефлектором), установленным на кровле здания – конвекция;

- в результате воздействия так называемого ветрового давления.

Аэрация. Аэрацию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по условиям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата.

Конвекция. В помещениях с большими избытками тепла воздух всегда теплее наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из него более легкий теплый воздух. При этом в замкнутом пространстве помещения возникает циркуляция воздуха, вызываемая источником тепла, подобная той, которую вызывает вентилятор - конвекция. В системах естественной вентиляции, в которых перемещение воздуха создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через дефлектор должен быть не менее 3 метров. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков воздуховодов не должна быть более 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах - не превышать 1 м/с.

Ветровое давление. Воздействие ветрового давления выражается в том, что на наветренных (обращенных к ветру) сторонах здания образуется повышенное, а на подветренных сторонах, а иногда и на кровле, - пониженное давление (разрежение). Если в ограждениях здания имеются проемы, то с наветренной стороны атмосферный воздух поступает в помещение, а с заветренной - выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит от скорости ветра, обдувающего здание, и соответственно от величин возникающих разностей давлений.

Достоинства:

Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода электроэнергии.

Недостатки:

Зависимость эффективности этих систем от переменных факторов (температуры воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции.

1.2. Механическая вентиляция, когда в системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.), позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.), что практически невозможно в системах с естественным побуждением.

Следует отметить, что в практике часто предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, то есть одновременно естественную и механическую вентиляцию. В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении, а также экономически и технически более рациональным.

2. Приточная и вытяжная система вентиляции.

2.1. Обычно приточная механическая система вентиляции состоит из следующих составляющих (расположенных по направлению движения воздуха, от входа к выходу):

2.2. Вытяжная вентиляция - удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный или нагретый отработанный воздух.

В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений.

В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения. Как приточная, так и вытяжная вентиляция может устраиваться на рабочем месте (местная), или для всего помещения (общеобменная).

3. Местная и общеобменная вентиляция.

3.1. Местная вентиляция - называется такая, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

Местная приточная вентиляция - требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги, теплоты и т.д.) обычно применяют смешанную систему вентиляции - общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и приток) для обслуживания рабочих мест.

К местной приточной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижать в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучению.

К местной приточной вентиляции относятся воздушные оазисы - участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками высотой 2-2.5 м, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой.

Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, печей и т.д.), которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потоков воздуха.

Местная вытяжная вентиляция - применяют, когда места выделения вредных веществ и выделений в помещении локализованы и возможно не допустить их распространения по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удаления вредностей применяются местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зоны, бортовые отсосы, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.) Основные требования, которым они должны удовлетворять:

- место образования вредных выделений по возможности должно быть полностью укрыто;

- конструкция местного отсоса должна быть такой, чтобы отсос не мешал нормальной работе и не снижал производительность труда:

- вредные выделения необходимо удалять от места их образования в направлении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, холодные тяжелые газы и пыль - вниз).

Полуоткрытые отсосы (вытяжные шкафы). Объемы воздуха определяются расчетом.

Зонты-козырьки у нагревательных печей: а) - у щелевого отверстия при выпуске из него продуктов горения; б - у отверстия, снабженного дверкой при выпуске продуктов горения через газовые окна.

Открытого типа (бортовые отсосы).

Отвод вредных выделений достигается лишь при больших объемах отсасываемого воздуха.

Системы с местными отсосами.

Схемы местных отсосов: а — вытяжной шкаф; б — витринное укрытие; в — укрытие-кожух для заточного станка; г — вытяжной зонт; д — зонт-козырек над открытым проемом печи; е — вытяжная воронка при сварке крупногабаритных изделий; ж — нижний отсос; з — боковой отсос; и — наклонная вытяжная панель; к — двухбортовой отсос от гальванической ванны; л — однобортовой отсос с передувкой; м — кольцевой отсос для ручного сварочного пистолета.

Местные вытяжные системы вентиляции, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается достичь хорошего санитарно-гигиенического эффекта при небольшом объеме удаляемого воздуха.

Однако местные системы вентиляции не могут решить всех задач, стоящих перед вентиляцией. Не все вредные выделения могут быть локализованы этими системами. Например, когда вредные выделения рассредоточены на значительной площади или в объеме, подача воздуха в отдельные помещения не может обеспечить необходимые условия воздушной среды. То же самое, если работа производится на всей площади помещения или ее характер связан с перемещениями и т.д.

3.2. Общеобменная вентиляция – как приточные, так и вытяжные, предназначены для осуществления вентиляции в помещении в целом или в значительной его части. Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения.

Общеобменная приточная вентиляция - устраивается для ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных норм и свободного дыхания человека в рабочей зоне. При отрицательном тепловом балансе, то есть при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей воздух очищают от пыли. При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.

Общеобменная вытяжная вентиляция.

Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор (обычно осевого типа) с электродвигателем на одной оси, расположенный в окне или в отверстии стены. Такая установка удаляет воздух из ближайшей к вентилятору зоны помещения, осуществляя лишь общий воздухообмен. В некоторых случаях установка имеет протяженных вытяжной воздуховод. Если длина вытяжного воздуховода превышает 30-40 м и соответственно потери давления в сети составляют более 30-40 кг/кв.м., то вместо осевого вентилятора устанавливается вентилятор центробежного типа.

Когда вредными выделениями в цехе являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделения от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу цеха или выполняют в виде подпольных каналов.

В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, пыль и т.п.), и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточенно, на различных уровнях и т.п.), часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например, местной или общеобменной. В таких помещениях для удаления вредных выделений, которые не могут быть локализованы и поступают в воздух помещения, применяют общеобменные вытяжные системы. В определенных случаях в производственных помещениях наряду с механическими системами вентиляции, используют системы с естественным побуждением, например, системы аэрации.

4. Канальная и бесканальная вентиляция.

Системы вентиляции либо имеют разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы), либо каналы-воздуховоды могут отсутствовать, например, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии, при естественной вентиляции и т.д. (бесканальные системы).

Таким образом, любая система вентиляции может быть охарактеризована по указанным выше четырем признакам: по назначению, зоне обслуживания, способу перемешивания воздуха и конструктивному исполнению.