Podstawy wentylacji przemysłowej: wszystko o obliczeniach i typach systemów

System wentylacji pomieszczeń przemysłowych tworzy i utrzymuje wskaźniki klimatyczne, których normy regulują instrukcje nadzoru sanitarno-epidemiologicznego.

Wilgotność, temperatura i natężenie przepływu powietrza są ważne dla zdrowia pracowników zakładu i zgodności procesu. W przeciwieństwie do obiektów przydomowych, w obiektach produkcyjnych monitorowane są również takie wskaźniki jak ilość zanieczyszczeń mechanicznych i chemicznych w powietrzu.

W niektórych przypadkach mikroklimat w pomieszczeniu musi zapewniać optymalne warunki do przechowywania (np. w składnicach muzeów czy bibliotek), wtedy wygoda obsługi schodzi na dalszy plan.

Klasyfikacja systemów wentylacyjnych w produkcji

Systemy i instalacje wentylacji przemysłowej można sklasyfikować według następujących właściwości:

• Sposób ruchu mas powietrza: swobodny i wymuszony;
• Charakter działania: wywiew lub zaopatrzenie;
• Obsługiwany obszar: wymiana lokalna lub ogólna;
• Cechy konstrukcyjne: bezkanałowe lub kanałowe.

Naturalna motywacja

Wentylacja z naturalnym przepływem ma następujące właściwości:

• ruch strumieni powietrza zapewnia metoda napowietrzania;
• ze względu na różnicę ciśnień między warsztatem a zakończeniem przewodu spalinowego znajdującego się nad dachem budynku;
• z powodu naporu wiatru.

Zgodnie z podstawami wentylacji pomieszczeń typu przemysłowego naturalna motywacja jest realizowana w branżach o silnym wydzielaniu ciepła i zawartości zanieczyszczeń mechanicznych nie większej niż 30% PDN w miejscach pracy personelu.

Jeżeli wymaga ona oczyszczenia przed doprowadzeniem powietrza, metoda napowietrzania nie jest odpowiednia.

Aby zapewnić stabilny ruch mas powietrza ze względu na różnicę ciśnień, różnica wysokości między punktami wlotu i wylotu powinna wynosić co najmniej 3 metry. W obliczeniach wentylacji dla tego typu pomieszczeń maksymalny czas trwania poziomych kanałów wentylacyjnych wynosi 3 metry. Powietrze w układzie porusza się z prędkością nieprzekraczającą jednego metra na sekundę.

System wentylacji pomieszczeń zbudowanych według tej zasady jest tani, łatwy w montażu i obsłudze. Jednak jego skuteczność jest niestabilna i różni się od wielu czynników zewnętrznych.

Impuls mechaniczny

W systemach wentylacji pomieszczeń, zasilanych trakcją mechaniczną, stosuje się urządzenia transportujące masy powietrza na wymagane odległości.

Powietrze jest dostarczane i usuwane z obszaru roboczego w wymaganych ilościach w każdych warunkach otoczenia. W razie potrzeby powietrze nawiewane może być filtrowane, chłodzone, ogrzewane, osuszane lub nawilżane. Wentylacja naturalna nie pozwala na optymalną wydajność powietrza. Parametry dopływu są zbliżone do parametrów powietrza atmosferycznego.

Najczęstsze systemy wentylacyjne mają mieszaną motywację.

Sprzęt zasilający dostarcza świeże powietrze do budynku załogowego.Jednocześnie mechanizmy wydechowe odprowadzają brudne, gorące lub wilgotne opary.

Przy obliczaniu wentylacji pomieszczeń ważne jest prawidłowe zbilansowanie objętości nawiewanego i usuwanego zużytego powietrza.

Wentylacja lokalna

Podstawowa różnica między lokalnym schematem wymiany powietrza polega na tym, że powietrze jest dostarczane punktowo do określonego miejsca (lokalne zasilanie) i jest odprowadzane w ten sam sposób (lokalny wywiew).

Oto lista lokalnych elementów wentylacji stosowanych w pomieszczeniach przemysłowych:

• prysznice powietrzne (prądy powietrzne płynące w określone miejsce z dużą prędkością);
• tereny odgrodzone od całości terenu, na których powstaje wyjątkowa atmosfera;
• kurtyny powietrzne.

Ze względu na wysoką sprawność i opłacalność wentylacji miejscowej znajduje szerokie zastosowanie w różnego rodzaju gałęziach przemysłu.

Wentylacja miejscowa wywiewna jest konieczna, gdy substancje toksyczne lub ciepło są punktowo uwalniane i konieczne jest zapobieganie ich rozprzestrzenianiu się.

Lokalne elementy wentylacji wywiewnej:

• parasole wydechowe;
• kaptury boczne;
• obejmuje sprzęt;
• kurtyny powietrzne.

Przy obliczaniu wentylacji pomieszczenia brane są pod uwagę następujące wymagania:

• lokalne spaliny nie powinny zakłócać przebiegu procesu technologicznego;
• należy pokryć całą powierzchnię emisji zagrożeń;
• wyładowanie jest rozładowywane w trakcie ich fizycznego ruchu (zimne skierowane są w dół, a gorące, zgodnie z prawami fizyki, w górę).

Powietrze wylotowe musi zostać oczyszczone przed wypuszczeniem do środowiska. Czasami wystarczy tylko jeden filtr zgrubny, w razie potrzeby instalowana jest kaskada filtrów o różnym stopniu oczyszczenia. Mimo sprawności lokalnych systemów nie zawsze radzą sobie z utrzymaniem wymaganego mikroklimatu.

Wentylacja ogólna

Ogólny system wentylacji jest potrzebny, gdy szkodliwe zanieczyszczenia, wilgoć i ciepło rozprowadzają się w całej objętości pomieszczenia.

System wymiany ogólnej zasilania zmniejsza stężenie substancji szkodliwych i wypiera zanieczyszczone masy powietrza.

Wentylacja ogólna wywiewna to system kanałowy oraz wentylator. Jeżeli długość kanału wentylacyjnego nie przekracza 40 m, instalowany jest wentylator osiowy, w przeciwnym razie wentylator promieniowy, jako mocniejszy.

Cechy obliczeń systemów wentylacyjnych

Obliczenia i rodzaj wentylacji pomieszczenia zależą od jego przeznaczenia. Wentylacja obszaru produkcyjnego musi usuwać następujące rodzaje zanieczyszczeń emitowanych podczas pracy urządzeń i ludzi:

• gorące powietrze;
• wybuchowe i toksyczne zanieczyszczenia w powietrzu;
• para wodna.

Wentylacja pomieszczeń obliczana jest dla każdego rodzaju zanieczyszczenia powietrza.

Obliczenia opierają się na ilości powietrza nawiewanego wymaganej w normalnych warunkach pracy.

Obliczanie wentylacji dla nadmiaru ciepła:

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

GdzieQu - objętość powietrza usuwanego przez lokalne odsysanie, w metrach sześciennych \ h,V - ilość ciepła generowanego przez urządzenia i produkty, w watach,do - pojemność cieplna, zaczerpnięta z ksiąg literaturowych, wynosi 1,2 kJ,Tz - temperatura powietrza wywiewanego usuwanego z miejsca pracy, w stopniach Celsjusza,Tp - temperatura powietrza nawiewanego w stopniach Celsjusza,T1 - temperatura powietrza usuwanego przez wentylację ogólną.

Obliczenia dla przemysłu wybuchowego i toksycznego

Przy obliczaniu wentylacji dla przemysłów z emisją wybuchową lub toksyczną zadaniem jest ich rozcieńczenie do maksymalnego dopuszczalnego poziomu.

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

GdzieM - masa substancji toksycznych uwolnionych do powietrza w ciągu 1 godziny, w mg,Km - zawartość substancji toksycznych w powietrzu odprowadzanym przez systemy lokalne, w mg/m3,Kp - zawartość substancji toksycznych w powietrzu nawiewanym, mg/metr sześcienny,Ku - zawartość substancji toksycznych w powietrzu usuwanym przez system wymiany ogólnej, mg/metr sześcienny.

Obliczenia przy zwiększonej zawartości wilgoci

Q = Qu + (W - 1,2 (Om - Op) / (О1 - Оp)),

tutajW - ilość wilgoci, która przedostaje się do powietrza warsztatu przez 1 godzinę, w mg/h,m - ilość pary odprowadzanej przez system lokalny, w g/kg,Op - wilgotność powietrza nawiewanego, g/kg,О1 - ilość pary w powietrzu usuwana przez system wymiany ogólnej, g/kg.

Obliczanie emisji personelu

Przy obliczaniu wentylacji niektórych pomieszczeń ważne jest, aby wziąć pod uwagę każdy gram wilgoci, która dostaje się do powietrza. Następnie obliczenia są przeprowadzane według liczby pracowników:

Q = N * m,

tutajN - liczba pracowników,m - zużycie powietrza atmosferycznego na osobę na godzinę.

Kategorie pomieszczeń dla bezpieczeństwa przeciwpożarowego

Pomieszczenia o dowolnym przeznaczeniu: przemysłowe, magazynowe, mieszkalne lub publiczne są podzielone na kategorie pod kątem wentylacji i bezpieczeństwa przeciwpożarowego:

• ALE - zwiększone niebezpieczeństwo wybuchów, pożarów. Budynki, które wykorzystują lub emitują łatwopalne gazy oraz substancje lub substancje, które w kontakcie z powietrzem (wodą) mogą się zapalić lub eksplodować o temperaturze zapłonu do 28 stopni;
• b - niebezpieczeństwo pożaru lub wybuchu. Budynki z pyłem lub oparami w atmosferze, które są łatwopalne i mają temperaturę zapłonu powyżej 28 stopni;
• B1 - B4 - ryzyko pożaru. Budynki, w których wydzielają się lub znajdują się ciecze, ciała stałe lub substancje lotne, które trudno zapalają się w kontakcie z powietrzem, wodą lub innymi substancjami;
• re - umiarkowane zagrożenie pożarowe. Pomieszczenia, w których substancje są obecne w postaci ogrzanej lub stopionej, emitowane jest mnóstwo ciepła i płomieni. A także substancje stosowane w postaci paliwa lub wykorzystywane metodą spalania;
• re - niskie ryzyko pożaru. Budynki zawierające substancje niepalne w temperaturze otoczenia.

Tworząc wentylację dla pomieszczeń magazynowych lub przemysłowych, jeden system jest dostarczany w następujących przypadkach:

• do budynków mieszkalnych;
• do budynków biurowych, domowych, publicznych lub przemysłowych z kategorią wentylacji D;
• przemysłowe z kategorią wentylacji B lub A, zajmujące do 3 kondygnacji;
• przemysłowe z jedną kategorią D, D lub V;
• magazyn, zajmujący do 3 kondygnacji, z kategorią B, A lub B.

Cechy wentylacji magazynu

Wybierając wentylację magazynu, należy kierować się SNiP „Ogólne wymagania sanitarne i higieniczne dotyczące powietrza w obszarze roboczym”, „Budynki magazynowe”, „Bezpieczeństwo pożarowe budynków i budowli”.

Jeżeli typowa wentylacja pomieszczeń z naturalnym ciągiem nie jest w stanie stworzyć wymaganego mikroklimatu, stosuje się indukcję mechaniczną. Na przykład nie zaleca się stosowania napowietrzania do wentylacji magazynów z przechowywaniem żywności. Powietrze zewnętrzne jest zanieczyszczone i często niemożliwe jest jego oczyszczenie.

W niektórych przypadkach nie jest możliwe zorganizowanie napowietrzania ze względu na architekturę budynku lub jego lokalizację. Następnie uciekają się do mechanicznej wentylacji magazynu.

Jeżeli w magazynie znajdują się substancje wydzielające szkodliwe lub wybuchowe gazy (opary), przewidziana jest wentylacja mechaniczna.

Niemniej jednak w zdecydowanej większości magazynów zorganizowany jest system wymiany ogólnej z ciągiem naturalnym i pojedynczą wymianą powietrza.

Przed obliczeniem wentylacji magazynu konieczne jest określenie charakteru składowanych materiałów. Tak więc przy obliczaniu wymiany powietrza bierze się pod uwagę rodzaj i ilość szkodliwych emisji.

Infiltracja

Magazyny z reguły nie są zaplombowane. Proces wymiany powietrza między magazynem a ulicą nazywa się infiltracją. Przy dużej różnicy temperatur infiltracja może wynosić 1,5 - 2 wymiany powietrza. Ten parametr jest z pewnością brany pod uwagę przy projektowaniu podstaw wentylacji magazynowej.

Jeżeli w magazynie wystarcza 1-krotna wymiana powietrza, wydmuchiwane może być tylko powietrze wywiewane. Napływ zostanie uzupełniony przez infiltrację.

Coraz częściej w magazynach instalowane są systemy bezkanałowe. W małych budynkach pomocniczych o szacowanej wymianie powietrza nie większej niż 1 zaleca się stosowanie kanałów o naturalnym ciągu.

Podczas napowietrzania przepływ powietrza zapewniają otwarte otwory wentylacyjne. Jeżeli stężenie zanieczyszczeń w powietrzu przekracza jedną trzecią MPC, nie stosuje się napowietrzania.

W sezonie ciepłym powietrze do magazynu dostarczane jest przez otwory w ścianach znajdujące się na wysokości nie większej niż 1,5 metra od ziemi. Mogą to być bramy, okna, przesuwne ścianki działowe.

W okresie zimowym otwory dopływowe wyposażone są na wysokości 3-4 metrów od ziemi. Muszą być pokryte daszkiem przeciwdeszczowym i śnieżnym.

Powietrze wylotowe jest usuwane przez wały wylotowe lub otwory wentylacyjne. Napór w układzie zwiększa się, instalując deflektor na wylocie wału wydechowego. A intensywność trakcji regulują różne amortyzatory, bramy, żaluzje.

Wysokość głowicy szybu wydechowego musi przekraczać wysokość kalenicy o 50 cm lub więcej. W przeciwnym razie przy silnym wietrze obserwuje się ciąg wsteczny.

Obliczanie objętości powietrza nawiewanego:

Domyślna = 3600 *S*m*nie,

GdzieS - powierzchnia wywietrzników w m2,m - prędkość powietrza w m/s, wynosi 1 - 1,5 przy naturalnym zanurzeniu,nie - współczynnik przepływu, zależny od kąta otwarcia okna: przy 90 stopniach 0,65, przy 45 - 0,44, przy 30 stopniach - 0,32.

Tabela 1. Objętość powietrza przenikającego przez 1 m2 otworów wentylacyjnych

Cechy wentylacji pomieszczeń komercyjnych

Wszystkie lokale handlowe można z grubsza podzielić na 2 typy:

• Sklepy magazynowe (duże hipermarkety, takie jak Metro);
• Strefowe centra handlowe (centra handlowe typu Mega).

Sklepy magazynowe

W pierwszym przypadku nie jest wymagane doprowadzenie powietrza do oddzielnych pomieszczeń. Dlatego wentylacja powierzchni handlowej pierwszego typu jest najczęściej potężną jednostką nawiewno-wywiewną bez strefowania wskaźników klimatycznych.

Klimatyzatory dachowe to standardowe rozwiązanie dla sklepów magazynowych. Jest to jednoczęściowe urządzenie montowane na dachu budynku i połączone z halą kanałami wentylacyjnymi. Kanały powietrzne są rozprowadzone pod sufitem podwieszanym. Oprócz wentylacji dach pełni funkcję ogrzewania i klimatyzacji.

Czasami zamiast jednego dużego montuje się kilka dachów o mniejszej mocy.

Klimatyzatory dachowe są niezawodne, trwałe, ciche i wystarczająco ekonomiczne. Jedyną wadą stosowania tego typu wentylacji powierzchni handlowej jest brak możliwości podziału na strefy wskaźników powietrza.

Centra handlowe

W galeriach handlowych znajdują się strefy o różnym przeznaczeniu: butiki, salony urody, kawiarnie, magazyny. Które muszą stworzyć inny mikroklimat. Dlatego dla każdego rodzaju lokalu dokonuje się obliczeń w zależności od liczby odwiedzających, wydzielania ciepła, wilgoci (spa), dymu (pokoje dla palących).

Dodatkową komplikacją jest umieszczenie kompleksów handlowych na kilku poziomach, a także cechy architektoniczne każdego pomieszczenia.

Centralne klimatyzatory są standardowym wyborem do wentylacji tego typu powierzchni handlowych. Jest to sprzęt sekcyjny obejmujący sekcje:

• ogrzewanie;
• redukcja szumów;
• Fani;
• nawilżanie;
• filtrowanie.

Moduły są zamknięte we wspólnym budynku, który znajduje się w specjalnym przedziale budynku. Ponieważ klimatyzator centralny nie zawiera źródeł zimna i ciepła, musi być połączony z klimakonwektorem chłodzącym. Takie połączenie wyposażenia pozwala na ustawienie indywidualnych parametrów powietrza dla każdego pomieszczenia, obsługuje budynki o dowolnej wielkości.Ponadto tego typu urządzenia do wentylacji pomieszczeń mogą być jednocześnie wykorzystywane do podgrzewania wody w basenie i zamrażania lodu na lodowisku.

Tak wyrafinowany sprzęt klimatyczny jest sterowany tylko automatycznie przez centralny panel sterowania.

Cechy wentylacji czystych pomieszczeń

Głównym zadaniem wentylacji w czystym pomieszczeniu jest zapewnienie następujących wskaźników:

• Stężenie cząstek kurzu w 1 cu. m powietrza. W tym celu powietrze przechodzi przez filtry absolutne, zachowując określoną klasę czystości. Powietrze nawiewane jest oczyszczane za pomocą czterostopniowych filtrów, które wychwytują wtrącenia do 0,01 mikrona;
• Temperatura, wilgotność i prędkość powietrza. Mikroklimat ma znaczenie nie tyle dla pracy personelu, ile dla procesu technologicznego. Jeśli powietrze jest zbyt suche, wygeneruje elektryczność statyczną. Jeśli jest zbyt wilgotno, może dojść do kondensacji;
• Różnica ciśnień między pomieszczeniem czystym a sąsiednim. Aby zapobiec przedostawaniu się kurzu i wilgoci do pomieszczenia czystego z sąsiednich pomieszczeń, wewnątrz utrzymuje się nieco podwyższone ciśnienie. Wentylacja pomieszczenia czystego zapewnia przewagę dopływu powietrza nad wywiewanym;
• Dostępność świeżego powietrza. W pomieszczeniu pracują ludzie, dlatego należy im zapewnić czyste powietrze w ilościach regulowanych normami sanitarnymi.

Tworzenie „stref czystych”

Stosując kierunkowy lub laminarny przepływ powietrza, możesz stworzyć czysty obszar w pomieszczeniu. Powietrze poruszające się w jednym kierunku bez turbulencji wypiera cząsteczki kurzu z wymaganej strefy. Następnie są wyciągane z granic wzdłuż systemu kanałów. Dzięki specjalnej kierunkowości przepływu cząsteczki są natychmiast usuwane. Efekt uzyskuje się dzięki zastosowaniu specjalnych laminarnych dystrybutorów powietrza.

Z reguły podstawą wentylacji w pomieszczeniu czystym jest specjalnie zmodyfikowany klimatyzator centralny.

Jest sterowany automatycznie. A niezbędne parametry powietrza utrzymywane są za pomocą całej sieci czujników oraz w pełni zautomatyzowanej jednostki dyspozytorskiej.

Projektowanie i montaż wentylacji przemysłowej to złożony, wieloetapowy proces. Wiele firm oferuje kompleksowe usługi: od projektu po konserwację. Takie rozwiązanie usuwa od klienta wszelkie problemy z mikroklimatem przedsiębiorstwa.

Film o automatyzacji sterowania wentylacją w pomieszczeniach czystych: