Fondamenti di ventilazione industriale: tutto su calcoli e tipologie di impianti

Il sistema di ventilazione dei locali industriali crea e mantiene indicatori climatici, le cui norme sono regolate dalle istruzioni della supervisione sanitaria ed epidemiologica.

L'umidità, la temperatura e la portata dell'aria sono importanti per la salute del personale dell'impianto e per la conformità del processo. A differenza degli impianti domestici, negli impianti di produzione vengono monitorati anche indicatori come la quantità di impurità meccaniche e chimiche nell'aria.

In alcuni casi, il microclima nella stanza deve fornire condizioni ottimali per la conservazione (ad esempio nei depositi di musei o biblioteche), quindi la comodità del personale passa in secondo piano.

Classificazione dei sistemi di ventilazione in produzione

I sistemi e gli impianti di ventilazione industriale possono essere classificati in base alle seguenti proprietà:

• Metodo di movimento delle masse d'aria: libero e forzato;
• La natura dell'azione: scarico o rifornimento;
• Area servita: permuta locale o generale;
• Caratteristiche del design: channelless o channel.

Motivazione naturale

La ventilazione a flusso naturale ha le seguenti proprietà:

• il movimento dei flussi d'aria è fornito dal metodo di aerazione;
• a causa della differenza di pressione tra l'officina e l'estremità del condotto di scarico situato sopra il tetto dell'edificio;
• a causa della pressione del vento.

Secondo le basi della ventilazione dei locali di tipo industriale, la motivazione naturale è implementata nelle industrie con un potente rilascio di calore e un contenuto di impurità meccaniche non superiore al 30% del PDN nei luoghi di lavoro del personale.

Se deve essere trattato prima dell'alimentazione dell'aria, il metodo di aerazione non è adatto.

Per un movimento stabile delle masse d'aria dovuto alla differenza di pressione, la differenza di altezza tra i punti di aspirazione e di uscita dovrebbe essere di 3 metri. Nei calcoli di ventilazione per ambienti di questo tipo, la durata massima dei condotti di ventilazione orizzontali è di 3 metri. L'aria nel sistema si muove a una velocità non superiore a un metro al secondo.

Il sistema di ventilazione dei locali costruiti secondo questo principio è economico, è facile da installare e utilizzare. Tuttavia, la sua efficacia è instabile e varia da molti fattori esterni.

impulso meccanico

Nei sistemi di ventilazione delle stanze funzionanti a trazione meccanica, vengono utilizzati dispositivi che trasportano le masse d'aria alle distanze richieste.

L'aria viene fornita e rimossa dall'area di lavoro nei volumi richiesti in qualsiasi condizione ambientale. Se necessario, l'aria di mandata può essere filtrata, raffreddata, riscaldata, essiccata o umidificata. La ventilazione naturale non consente prestazioni d'aria ottimali. I parametri di afflusso sono simili a quelli dell'aria atmosferica.

I sistemi di ventilazione più comuni sono con motivazione mista.

L'attrezzatura di rifornimento fornisce aria fresca all'edificio presidiato.Allo stesso tempo, i meccanismi di scarico aspirano vapori sporchi, caldi o umidi.

Quando si calcola la ventilazione dei locali, è importante bilanciare correttamente il volume di aria utilizzata fornita e rimossa.

Ventilazione locale

La differenza fondamentale tra lo schema di ricambio d'aria locale è che l'aria viene fornita in modo puntuale a un luogo specifico (alimentazione locale) e viene scaricata allo stesso modo (scarico locale).

Ecco un elenco di componenti di ventilazione locale utilizzati in locali industriali:

• docce d'aria (flussi d'aria che vanno in un determinato luogo ad alta velocità);
• aree recintate dalla superficie totale, dove si crea un'atmosfera speciale;
• barriere d'aria.

A causa dell'elevata efficienza e dell'economicità della ventilazione locale, è ampiamente utilizzata in vari tipi di industrie.

La ventilazione locale di scarico è necessaria quando sostanze tossiche o calore vengono rilasciate in modo puntuale ed è necessario impedirne la diffusione.

Elementi di ventilazione di scarico locale:

• ombrelli di scarico;
• cappe laterali;
• coperture sull'attrezzatura;
• barriere d'aria.

Quando si calcola la ventilazione della stanza, vengono presi in considerazione i seguenti requisiti:

• lo scarico locale non dovrebbe interferire con il corso del processo tecnologico;
• l'intera superficie di emissione dei pericoli deve essere coperta;
• la scarica viene scaricata nel corso del loro movimento fisico (quelli freddi sono diretti verso il basso e quelli caldi, secondo le leggi della fisica, verso l'alto).

L'aria di scarico deve essere pulita prima di essere rilasciata nell'ambiente. A volte è sufficiente un solo filtro grossolano; se necessario, viene installata una cascata di filtri con diversi gradi di purificazione. Nonostante l'efficienza dei sistemi locali, non sempre riescono a mantenere il microclima richiesto.

Ventilazione generale

È necessario un sistema di ventilazione generale quando impurità nocive, umidità e calore sono distribuite nell'intero volume della stanza.

Il sistema di scambio generale dell'alimentazione riduce la concentrazione di sostanze nocive e sposta le masse d'aria inquinate.

La ventilazione generale di scarico è un sistema di condotti e un ventilatore. Se la lunghezza del condotto di ventilazione non è superiore a 40 m, viene installato un ventilatore assiale, altrimenti un ventilatore centrifugo, come più potente.

Caratteristiche dei calcoli dei sistemi di ventilazione

I calcoli e il tipo di ventilazione della stanza dipendono dal suo scopo. La ventilazione dell'area di produzione dovrebbe rimuovere i seguenti tipi di contaminanti emessi durante il funzionamento di attrezzature e persone:

• aria calda;
• impurità esplosive e tossiche nell'aria;
• vapore acqueo.

La ventilazione della stanza è calcolata per ogni tipo di inquinamento atmosferico.

Il calcolo si basa sulla quantità di aria di mandata richiesta per le normali condizioni di funzionamento.

Calcolo della ventilazione per eccesso di calore:

Q = Qu + (3,6V - cQu (Tz - Tp) / c (T1 - Tp),

DoveQu - il volume di aria sottratta dall'aspirazione locale, in metri cubi \ h,V - la quantità di calore generata da apparecchiature e prodotti, in watt,c - la capacità termica, desunta dai testi di riferimento, è pari a 1,2 kJ,Tz - la temperatura dell'aria di scarico rimossa dal posto di lavoro, in gradi Celsius,Tp - temperatura dell'aria di mandata, in gradi Celsius,T1 - temperatura dell'aria rimossa dalla ventilazione generale.

Calcolo per industrie esplosive e tossiche

Quando si calcola la ventilazione per le industrie con emissioni esplosive o tossiche, il compito è diluirle al livello massimo consentito.

Q = Qu + (M - Qu (Km - Kp) / (Ku - Kp),

DoveM - la massa di sostanze tossiche rilasciate nell'aria in 1 ora, in mg,Km - il contenuto di sostanze tossiche nell'aria scaricata dagli impianti locali, in mg/m3,Kp - il contenuto di sostanze tossiche nell'aria di mandata, mg/metro cubo,Ku - il contenuto di sostanze tossiche nell'aria rimosse dal sistema di scambio generale, mg / metro cubo.

Calcolo con maggiore contenuto di umidità

Q = Qu + (W - 1.2 (Om - DIp) / (О1 - Оp)),

QuiW - la quantità di umidità che entra nell'aria dell'officina per 1 ora, in mg / h,m - la quantità di vapore scaricato dall'impianto locale, in g/kg,Operazione - umidità dell'aria di mandata, g/kg,1 - la quantità di vapore nell'aria rimossa dal sistema di scambio generale, g / kg.

Calcolo delle emissioni del personale

Quando si calcola la ventilazione di alcune stanze, è importante tenere conto di ogni grammo di umidità che entra nell'aria. Quindi il calcolo viene effettuato in base al numero di dipendenti:

Q = N * m,

Quino - il numero di dipendenti,m - il consumo di aria atmosferica per persona all'ora.

Categorie di locali per la sicurezza antincendio

I locali per qualsiasi scopo: industriale, magazzino, residenziale o pubblico sono suddivisi in categorie per la ventilazione e la sicurezza antincendio:

• MA - aumento del pericolo di esplosioni, incendi. Edifici che utilizzano o emettono gas infiammabili e sostanze o sostanze che, a contatto con l'aria (acqua), possono incendiarsi o esplodere con un punto di infiammabilità fino a 28 gradi;
• B - pericolo di incendi o esplosioni. Edifici con polvere o vapore nell'atmosfera che sono infiammabili e hanno un punto di infiammabilità superiore a 28 gradi;
• B1 - B4 - rischio di incendio. Edifici in cui sono emessi o presenti liquidi, solidi o sostanze volatili, difficilmente infiammabili a contatto con aria, acqua o altre sostanze;
• D - moderato rischio di incendio. Locali in cui le sostanze sono presenti in forma riscaldata o fusa, viene emessa abbondanza di calore e fiamma. Così come le sostanze utilizzate sotto forma di combustibile o utilizzate con il metodo della combustione;
• D - basso rischio di incendio. Edifici contenenti sostanze non infiammabili a temperatura ambiente.

Quando si crea la ventilazione per magazzini o locali industriali, viene fornito un unico sistema nei seguenti casi:

• per edifici residenziali;
• per edifici per uffici, locali domestici, pubblici o industriali con categoria di ventilazione D;
• industriale con ventilazione di categoria B o A, fino a 3 piani;
• industriale con un'unica categoria D, D o V;
• magazzino, fino a 3 piani, di categoria B, A o B.

Caratteristiche della ventilazione del magazzino

Selezionando la ventilazione del magazzino, è necessario essere guidati dallo SNiP "Requisiti sanitari e igienici generali per l'aria dell'area di lavoro", "Edifici di magazzino", "Sicurezza antincendio di edifici e strutture".

Se la tipica ventilazione ambientale con tiraggio naturale non è in grado di creare il microclima richiesto, viene utilizzata l'induzione meccanica. Ad esempio, non è consigliabile utilizzare l'aerazione per la ventilazione dei magazzini con conservazione degli alimenti. L'aria esterna è inquinata e spesso è impossibile pulirla.

In alcuni casi, è impossibile organizzare l'aerazione a causa dell'architettura dell'edificio o della sua posizione. Quindi ricorrono al tipo meccanico di ventilazione del magazzino.

Se il magazzino immagazzina sostanze che emettono gas nocivi o esplosivi (vapori), viene predisposta la ventilazione meccanica.

Tuttavia, nella stragrande maggioranza degli stoccaggi, è organizzato un sistema di scambio generale a tiraggio naturale e un unico ricambio d'aria.

Prima di calcolare la ventilazione del magazzino, è necessario determinare la natura dei materiali stoccati. Pertanto, nel calcolo del ricambio d'aria, vengono presi in considerazione il tipo e la quantità di emissioni nocive.

Infiltrazione

Di norma, i magazzini non sono sigillati. Il processo di scambio d'aria tra il magazzino e la strada è chiamato infiltrazione. Con una grande differenza di temperatura, l'infiltrazione può essere 1,5 - 2 cambi d'aria. Questo parametro è sicuramente preso in considerazione quando si progettano le basi della ventilazione di stoccaggio.

Se per il magazzino è sufficiente un ricambio d'aria di 1 volta, solo l'aria di scarico può essere espulsa. L'afflusso sarà reintegrato per infiltrazione.

Più spesso, i sistemi channelless sono installati nei magazzini. Si consiglia di utilizzare canali a tiraggio naturale in piccoli edifici ausiliari con un ricambio d'aria stimato non superiore a 1.

Durante l'aerazione, il flusso d'aria è assicurato da bocchette aperte. Se la concentrazione di impurità nell'aria è superiore a un terzo dell'MPC, l'aerazione non viene applicata.

Nella stagione calda, l'aria viene fornita al magazzino attraverso aperture nelle pareti situate ad un'altezza non superiore a 1,5 metri da terra. Questi possono essere cancelli, finestre, pareti scorrevoli.

In inverno le aperture per l'afflusso sono attrezzate ad un'altezza di 3-4 metri da terra. Devono essere coperti con tettoie per pioggia e neve.

L'aria di scarico viene rimossa attraverso gli alberi di scarico o le prese d'aria. La spinta nel sistema viene aumentata installando un deflettore all'uscita dell'albero di scarico. E l'intensità della trazione è regolata da vari ammortizzatori, cancelli, tapparelle.

L'altezza della testa del pozzo di scarico deve superare l'altezza del colmo del tetto di 50 cm o più. Altrimenti, in caso di forte vento, si osserva la spinta inversa.

Calcolo del volume dell'aria di mandata:

Dif = 3600 *S*m*n,

DoveS - l'area delle prese d'aria in mq. M,m - velocità dell'aria in m/s, è 1 - 1,5 con tiraggio naturale,n - coefficiente di consumo, dipende dall'angolo di apertura della finestra: a 90 gradi 0,65, a 45 - 0,44, a 30 gradi - 0,32.

Tabella 1. Il volume di aria che penetra attraverso 1 metro quadrato delle bocchette

Caratteristiche della ventilazione dei locali commerciali

Tutti i locali di vendita al dettaglio possono essere suddivisi approssimativamente in 2 tipi:

• Magazzini (grandi ipermercati come Metro);
• Centri commerciali suddivisi in zone (centri commerciali di tipo mega).

Negozi di magazzino

Nel primo caso, non è necessario fornire aria a stanze separate. Pertanto, la ventilazione di uno spazio commerciale del primo tipo è molto spesso una potente unità di alimentazione e scarico senza suddivisione in zone degli indicatori climatici.

I condizionatori da tetto sono la soluzione standard per i magazzini. Si tratta di un'apparecchiatura monoblocco che viene installata sul tetto dell'edificio e collegata alla sala da condotti dell'aria. I condotti dell'aria sono distribuiti sotto il controsoffitto. Oltre alla ventilazione, il tetto svolge la funzione di riscaldamento e condizionamento.

A volte vengono installati diversi tetti di potenza inferiore invece di uno grande.

I condizionatori da tetto sono affidabili, durevoli, silenziosi ed economici. L'unico svantaggio dell'utilizzo di questo tipo di ventilazione degli spazi commerciali è l'impossibilità di zonizzare gli indicatori dell'aria.

Centri commerciali

Nei centri commerciali ci sono zone per vari scopi: boutique, saloni di bellezza, caffè, magazzini. Che hanno bisogno di creare un microclima diverso. Pertanto, per ogni tipo di locale, viene effettuato un calcolo in base al numero di visitatori, al rilascio di calore, all'umidità (spa), al fumo (sale fumatori).

Un'ulteriore complicazione è il posizionamento di complessi commerciali su più livelli, nonché le caratteristiche architettoniche di ogni stanza.

I condizionatori d'aria centrali sono la scelta standard per la ventilazione di questo tipo di spazio commerciale. Questo è un equipaggiamento sezionale che include sezioni:

• riscaldamento;
• riduzione del rumore;
• ventilatori;
• umidificazione;
• filtrazione.

I moduli sono racchiusi in un edificio comune, che si trova in un apposito vano dell'edificio. Poiché il condizionatore centralizzato non prevede fonti di freddo e di calore, deve essere abbinato ad un gruppo chiller-fan coil. Questa combinazione di apparecchiature consente di impostare parametri dell'aria individuali per ogni stanza, serve edifici di qualsiasi dimensione.Inoltre, questo tipo di attrezzatura per la ventilazione dei locali può essere utilizzata contemporaneamente per riscaldare l'acqua in una piscina e congelare il ghiaccio su una pista di pattinaggio.

Tali sofisticate apparecchiature climatiche sono controllate solo automaticamente attraverso un pannello di controllo centrale.

Caratteristiche della ventilazione delle camere bianche

Il compito principale della ventilazione in una camera bianca è garantire i seguenti indicatori:

• Concentrazione di particelle di polvere in 1 cu. m di aria. Per fare ciò, l'aria viene fatta passare attraverso filtri assoluti, mantenendo la classe di pulizia specificata. L'aria di mandata viene depurata mediante filtri a quattro stadi che intrappolano le inclusioni fino a 0,01 micron;
• Temperatura, umidità e velocità dell'aria. Il microclima è importante non tanto per il lavoro del personale quanto per il processo tecnologico. Se l'aria è troppo secca, genererà elettricità statica. Se è troppo umido, la condensa potrebbe depositarsi;
• La differenza di pressione tra la camera bianca e la camera adiacente. Per evitare che polvere e umidità entrino nella camera bianca dalle stanze vicine, all'interno viene mantenuta una pressione leggermente maggiore. La ventilazione della camera bianca garantisce la predominanza dell'alimentazione d'aria sull'aria di scarico;
• Disponibilità di aria fresca. Le persone lavorano nella stanza, quindi devono essere fornite di aria pulita in volumi regolati dalle norme sanitarie.

Creazione di "zone pulite"

Usando il flusso d'aria direzionale o laminare, puoi creare un'area pulita nella stanza. L'aria che si muove in una direzione senza turbolenze sposta le particelle di polvere dalla zona richiesta. Quindi vengono tirati fuori dai limiti lungo il sistema di condotti. Grazie alla speciale direzionalità del flusso, le particelle vengono rimosse istantaneamente. L'effetto si ottiene mediante l'utilizzo di appositi distributori d'aria laminari.

Di norma, la base della ventilazione in una camera bianca è un condizionatore d'aria centrale appositamente modificato.

È controllato automaticamente. E i parametri dell'aria necessari vengono mantenuti con l'aiuto di un'intera rete di sensori e di un'unità di dispacciamento, anch'essa completamente automatizzata.

La progettazione e l'installazione della ventilazione industriale è un processo complesso in più fasi. Molte aziende offrono servizi completi: dalla progettazione alla manutenzione. Tale soluzione rimuove dal cliente tutti i problemi con il microclima dell'impresa.

Video sull'automazione del controllo della ventilazione nelle camere bianche: