Расчет вентиляции цеха

Рабочие условия в производственных помещениях строго регулируются нормативными актами. Вентиляция в таких местах важна не только для здоровья сотрудников, но и для получения разрешения на эксплуатацию самого помещения.

Вентиляционная система на производственных объектах – это комплекс оборудования, воздуховодов и управляющих устройств, обеспечивающих необходимый воздухообмен в рабочем пространстве.

Для промышленных помещений важно точно рассчитать оптимальный воздухообмен. Слишком медленное обновление воздуха приводит к накоплению вредных веществ, а слишком интенсивная вентиляция может создать сквозняки и привести к заболеваниям сотрудников.

Тщательный расчет вентиляции производственного помещения является ключом к здоровью сотрудников и высокой эффективности работы. Он помогает определить требуемое количество свежего и очищенного воздуха, обеспечивая комфортные и безопасные условия труда для всех работников.

Общая стоимость вентиляционной системы включает несколько компонентов:

• Стоимость проектирования;
• Затраты на оборудование и монтаж;
• Эксплуатационные расходы (энергопотребление, замена фильтров, обслуживание).

Цена оборудования зависит от качества, мощности, технических характеристик, дополнительных функций (например, охлаждение или увлажнение), и уровня автоматизации. Сложность монтажа также влияет на стоимость.

В помещениях, где люди являются основным источником изменения состояния воздуха, минимальный коэффициент вентиляции можно рассчитать по следующей формуле:

𝑉𝑁=𝑛×𝑉𝑗

• VN — расход приточного воздуха в м³/ч;
• n — количество людей в комнате;
• Vj — минимальный приток воздуха на одного человека в час, м³/ч.

Минимальный объем приточного воздуха указан в СНиП 13330.2012, 41-01-2003, 2.08.01-89 и зависит от характеристик помещения:

• Для вентилируемой комнаты — 30 м³/ч;
• Для комнаты с кондиционером или вентиляцией с не открывающимися окнами — 60 м³/ч.

Организация воздухообмена в помещении сводится к правильному распределению приточно-вытяжных элементов относительно зоны пребывания людей и источников загрязнения. Проектирование приточных каналов оказывает решающее влияние на распределение и организацию воздухообмена, так как их диапазон намного больше, чем у вытяжных элементов.

Для расчета электрических нагрузок механического цеха целесообразно применять метод упорядоченных диаграмм, который обеспечивает наименьшую погрешность расчетов. По этому методу расчетную активную нагрузку приемников электроэнергии на всех уровнях питающих и распределительных сетей (включая трансформаторы и преобразователи) определяют по средней мощности и коэффициенту максимума. Коэффициент максимума зависит от коэффициента использования.

Эффективное число приемников группы различной номинальной мощности и режима работы определяется следующим образом:

• 𝑛эф=(∑𝑖=1𝑛𝑃ном.𝑖)2∑𝑖=1𝑛𝑃ном.𝑖2

Расчетную реактивную нагрузку принимают равной:

• 𝑄𝑝=1.1𝑄ср.м при 𝑛эф≤10 и 𝑄𝑝=𝑄ср.м при 𝑛эф≥10

Метод упорядоченных диаграмм допускает погрешность инженерных расчетов до 10%, но на практике погрешность может достигать 20-40%. Поэтому дальнейшие расчеты необходимо проводить с особой тщательностью.

Для обеспечения качественной вентиляции требуется подавать 30 м³ свежего воздуха в час на одного человека. Также необходимо учитывать приток воздуха из расчета 3 м³/ч на каждый квадратный метр площади помещения.

Эти параметры зависят от времени пребывания людей в помещении: если человек находится в комнате более двух часов и занимает менее 20 м², следует соблюдать указанные нормы. В случае отсутствия естественной вентиляции (например, при отсутствии окон), необходимо обеспечивать 60 м³ свежего воздуха в час на одного человека.

Принудительная вентиляция основана на механическом принципе работы, где движение воздуха обеспечивается электрическими вентиляторами. Существуют три типа такой вентиляции: приточная, вытяжная и приточно-вытяжная. Приточная система подает воздух в помещение, вытяжная удаляет его, а приточно-вытяжная обеспечивает и подачу, и удаление воздуха одновременно. Часто приточно-вытяжные системы оснащаются рекуператорами, которые используют тепло отработанного воздуха для подогрева поступающего.

При проектировании и расчете систем принудительной вентиляции необходимо учитывать следующие параметры:

• объем приточного и вытяжного воздуха;
• размеры вентиляционных шахт;
• характеристики воздуховодов;
• мощность вентиляторов;
• теплопотери в холодный период;
• параметры теплообменника;
• ресурс фильтров;
• характеристики нагревателей и охладителей воздуха;
• потребляемую электрическую мощность;
• уровень шумоизоляции.

Выполнение таких расчетов самостоятельно достаточно сложно, поэтому рекомендуется поручить эту задачу квалифицированному инженеру.

Когда речь идет о естественной системе вентиляции воздуха в производственных цехах, важно понимать, что она осуществляется благодаря физическим свойствам колебания давления и температуры воздуха внутри помещений и снаружи здания. Чаще всего производственные процессы связаны с образованием большого объема тепла, поэтому для создания комфортных условий труда необходимо обеспечить достаточный воздухообмен.

Естественная вентиляция в производственных цехах бывает двух видов: неорганизованная и организованная.

Для того чтобы произвести расчет эффективной вентиляции, можно использовать следующую формулу:

𝐿=𝑛×𝑆×𝐻

где:

• L — кратность воздухообмена, м³/ч;
• n — кратность воздухообмена для данного объекта (для производственных площадей обычно берут n=2);
• S — площадь объекта, м²;
• H — высота объекта, м.

Иными словами, для расчета естественной вентиляции необходимы данные о назначении объекта и его пространственные параметры: длина, ширина и высота.

Для расчета вентиляции помещения на основе количества сотрудников используется формула:

𝐿=𝑁×𝐿норм

где:

• N — количество сотрудников в помещении;
• Lнорм — нормативный расход воздуха на одного человека, м³/ч (при проектировании систем вентиляции для помещений расход воздуха на одного человека составляет 20-60 м³/ч).

Как правило, для производственных помещений недостаточно естественных систем вентиляции, поэтому используется механическая приточно-вытяжная система.

Расчет для такой системы производится по формуле:

𝐿=3600×𝐹×𝑊ср

где:

• F — общая площадь проемов вентиляции, м²;
• Wср — средняя скорость втягивания воздуха, м/с.

В случае если общеобменной вентиляции недостаточно, используются локальные вытяжки, для которых расчет выполняется отдельно для каждой вытяжки.

Для эффективной работы системы вентиляции необходимо обеспечить достаточное количество приточного воздуха, адаптированного к типу помещения и количеству людей в нем. Недостаточный приток воздуха не обеспечит адекватного воздухообмена, а избыточный приток приведет к завышению размеров установки и дополнительным расходам. Как же правильно рассчитать приточно-вытяжную вентиляцию для помещения?

Ниже приведены основные методы расчета норм воздухообмена.

Методы расчета норм воздухообмена:

По площади:

S×3 м³/ч

где:

• S — площадь комнаты, для которой производится расчет вентиляционной системы, а 3 м³/ч — постоянная величина, указанная в нормативных документах в качестве рекомендованной.

По санитарным нормативам:

60 м³/ч×A+20 м³/ч×𝐵

где:

• A — количество постоянно проживающих;
• B — количество временно присутствующих.

По кратностям:

𝐿=𝑁×𝑉

где:

• N — коэффициент из таблицы СНиП;
• V — объем комнаты.

Методика расчета вентиляции строго регламентирована. Исходные данные прописаны в СНиП, ГОСТ и СП.