Fondamentaux de la ventilation industrielle : tout sur les calculs et les types de systèmes

Le système de ventilation des locaux industriels crée et maintient des indicateurs climatiques dont les normes sont réglementées par les instructions de la surveillance sanitaire et épidémiologique.

L'humidité, la température et les débits d'air sont importants pour la santé des employés de l'usine et la conformité des processus. Contrairement aux installations domestiques, dans les installations de production, des indicateurs tels que la quantité d'impuretés mécaniques et chimiques dans l'air sont également surveillés.

Dans certains cas, le microclimat de la pièce doit offrir des conditions optimales de stockage (par exemple, dans les dépôts de musées ou de bibliothèques), puis la commodité du personnel passe au second plan.

Classification des systèmes de ventilation en production

Les systèmes et installations de ventilation industrielle peuvent être classés selon les propriétés suivantes :

• Mode de déplacement des masses d'air : libre et forcé ;
• La nature de l'action : échappement ou alimentation ;
• Zone desservie : central local ou général ;
• Caractéristiques de conception : sans canal ou canal.

Motivation naturelle

La ventilation à flux naturel a les propriétés suivantes :

• le mouvement du flux d'air est assuré par la méthode d'aération ;
• en raison de la différence de pression entre l'atelier et l'extrémité du conduit d'évacuation située au-dessus du toit du bâtiment ;
• en raison de la pression du vent.

Selon les bases de la ventilation des locaux de type industriel, la motivation naturelle est mise en œuvre dans les industries avec un dégagement de chaleur puissant et une teneur en impuretés mécaniques ne dépassant pas 30% du PDN sur les lieux de travail du personnel.

S'il doit être traité avant que l'air ne soit fourni, la méthode d'aération ne convient pas.

Pour un mouvement stable des masses d'air dû à la différence de pression, la différence de hauteur entre les points d'aspiration et de refoulement doit être de 3 mètres. Dans les calculs de ventilation pour les pièces de ce type, la durée maximale des conduits de ventilation horizontaux est de 3 mètres. L'air dans le système se déplace à une vitesse ne dépassant pas un mètre par seconde.

Le système de ventilation des locaux, construit selon ce principe, est bon marché, il est facile à installer et à utiliser. Cependant, son efficacité est instable et varie de nombreux facteurs externes.

Impulsion mécanique

Dans les systèmes de ventilation des locaux fonctionnant à la traction mécanique, des dispositifs sont utilisés pour transporter les masses d'air aux distances requises.

L'air est fourni et évacué de la zone de travail dans les volumes requis dans toutes les conditions ambiantes. Si nécessaire, l'air soufflé peut être filtré, refroidi, chauffé, séché ou humidifié. La ventilation naturelle ne permet pas une performance optimale de l'air. Les paramètres d'entrée sont similaires à ceux de l'air atmosphérique.

Les systèmes de ventilation les plus courants sont à motivation mixte.

L'équipement d'approvisionnement fournit de l'air frais au bâtiment habité.En même temps, les mécanismes d'échappement aspirent les vapeurs sales, chaudes ou humides.

Lors du calcul de la ventilation des locaux, il est important d'équilibrer correctement le volume d'air utilisé fourni et évacué.

Ventilation locale

La différence fondamentale entre le système d'échange d'air local est que l'air est fourni ponctuellement à un endroit spécifique (alimentation locale) et est évacué de la même manière (évacuation locale).

Voici une liste des composants de ventilation locale utilisés dans les locaux industriels :

• douches d'air (courants d'air allant à un certain endroit à grande vitesse);
• zones clôturées de la surface totale, où une atmosphère particulière est créée;
• rideaux d'air.

En raison de la grande efficacité et de la rentabilité de la ventilation locale, elle est très largement utilisée dans divers types d'industries.

Une ventilation locale par aspiration est nécessaire lorsque des substances toxiques ou de la chaleur sont libérées ponctuellement et il est nécessaire d'empêcher leur propagation.

Éléments de ventilation par extraction locale :

• parapluies d'échappement;
• capots latéraux;
• couvre l'équipement;
• rideaux d'air.

Lors du calcul de la ventilation de la pièce, les exigences suivantes sont prises en compte :

• l'échappement local ne doit pas interférer avec le déroulement du processus technologique ;
• toute la surface d'émission des dangers doit être couverte ;
• la décharge est déchargée au cours de leur mouvement physique (les froides sont dirigées vers le bas et les chaudes, selon les lois de la physique, vers le haut).

L'air évacué doit être nettoyé avant d'être rejeté dans l'environnement. Parfois, un seul filtre grossier suffit, si nécessaire, une cascade de filtres de différents degrés de purification est installée. Malgré l'efficacité des systèmes locaux, ils ne parviennent pas toujours à maintenir le microclimat requis.

Aération générale

Un système de ventilation générale est nécessaire lorsque les impuretés nocives, l'humidité et la chaleur sont réparties dans tout le volume de la pièce.

Le système d'échange général d'alimentation réduit la concentration de substances nocives et déplace les masses d'air pollué.

La ventilation générale d'échappement est un système de conduits et un ventilateur. Si la longueur du conduit de ventilation ne dépasse pas 40 m, un ventilateur axial est installé, sinon un ventilateur centrifuge, plus puissant.

Caractéristiques des calculs des systèmes de ventilation

Les calculs et le type de ventilation de la pièce dépendent de sa destination. La ventilation de la zone de production doit éliminer les types de contaminants suivants émis lors du fonctionnement des équipements et des personnes :

• air chaud;
• impuretés explosives et toxiques dans l'air;
• vapeur d'eau.

La ventilation de la pièce est calculée pour chaque type de pollution de l'air.

Le calcul est basé sur la quantité d'air soufflé nécessaire dans des conditions de fonctionnement normales.

Calcul de la ventilation pour excès de chaleur :

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

OùQu - le volume d'air évacué par aspiration locale, en mètres cubes\h,V - la quantité de chaleur générée par les équipements et produits, en watts,c - la capacité calorifique, tirée des ouvrages de référence, est égale à 1,2 kJ,Tz - la température de l'air extrait évacué du lieu de travail, en degrés Celsius,Tp - température de l'air soufflé, en degrés Celsius,T1 - température de l'air évacué par ventilation générale.

Calcul pour les industries explosives et toxiques

Lors du calcul de la ventilation pour les industries à émissions explosives ou toxiques, la tâche consiste à les diluer au niveau maximal admissible.

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

OùM - la masse de substances toxiques rejetées dans l'air en 1 heure, en mg,Km - la teneur en substances toxiques dans l'air rejeté par les systèmes locaux, en mg/m3,Kp - la teneur en substances toxiques dans l'air soufflé, en mg/mètre cube,Ku - la teneur en substances toxiques de l'air éliminé par le système d'échange général, mg/mètre cube.

Calcul avec une teneur en humidité accrue

Q = Qu + (W - 1,2 (Om - À PROPOS DEp) / (О1 - Оp)),

iciW - la quantité d'humidité qui pénètre dans l'air de l'atelier pendant 1 heure, en mg/h,je suis - la quantité de vapeur rejetée par le système local, en g/kg,Opération - humidité de l'air soufflé, g/kg,1 - la quantité de vapeur dans l'air évacuée par le système d'échange général, g/kg.

Calcul des émissions du personnel

Lors du calcul de la ventilation de certaines pièces, il est important de prendre en compte chaque gramme d'humidité qui pénètre dans l'air. Ensuite, le calcul est effectué en fonction du nombre d'employés :

Q = N * m,

iciN - le nombre d'employés,m - la consommation d'air atmosphérique par personne et par heure.

Catégories de locaux pour la sécurité incendie

Les locaux pour tout usage : industriel, entrepôt, résidentiel ou public sont divisés en catégories pour la ventilation et la sécurité incendie :

• MAIS - danger accru d'explosions, d'incendies. Bâtiments qui utilisent ou émettent des gaz inflammables et des substances ou substances qui, au contact de l'air (eau), peuvent s'enflammer ou exploser avec un point d'éclair allant jusqu'à 28 degrés ;
• B - danger d'incendie ou d'explosion. Bâtiments avec de la poussière ou de la vapeur dans l'atmosphère qui sont inflammables et ont un point d'éclair supérieur à 28 degrés ;
• B1 - B4 - risque d'incendie. Bâtiments dans lesquels sont émis ou présents des liquides, des solides ou des substances volatiles, difficiles à enflammer au contact de l'air, de l'eau ou d'autres substances ;
• ré - risque d'incendie modéré. Les pièces dans lesquelles des substances sont présentes sous une forme chauffée ou fondue, une abondance de chaleur et de flammes sont émises. Ainsi que les substances utilisées sous forme de carburant ou utilisées par la méthode de combustion ;
• ré - faible risque d'incendie. Bâtiments contenant des substances ininflammables à température ambiante.

Lors de la création de ventilation pour entrepôt ou locaux industriels, un système unique est fourni dans les cas suivants :

• pour les bâtiments résidentiels;
• pour les immeubles de bureaux, les locaux domestiques, publics ou industriels avec ventilation catégorie D ;
• industriel avec ventilation catégorie B ou A, occupant jusqu'à 3 étages;
• industriel avec une seule catégorie D, D ou V ;
• entrepôt, occupant jusqu'à 3 étages, de catégorie B, A ou B.

Caractéristiques de la ventilation d'entrepôt

Pour sélectionner la ventilation de l'entrepôt, il faut être guidé par le SNiP "Exigences sanitaires et hygiéniques générales pour l'air de la zone de travail", "Bâtiments de l'entrepôt", "Sécurité incendie des bâtiments et des structures".

Si la ventilation typique d'une pièce à tirage naturel n'est pas en mesure de créer le microclimat requis, l'induction mécanique est utilisée. Par exemple, il n'est pas recommandé d'utiliser l'aération pour la ventilation des entrepôts avec stockage de nourriture. L'air extérieur est pollué, et il est souvent impossible de le nettoyer.

Dans certains cas, il est impossible d'organiser l'aération en raison de l'architecture du bâtiment ou de son emplacement. Ensuite, ils ont recours au type de ventilation mécanique de l'entrepôt.

Si l'entrepôt stocke des substances émettant des gaz nocifs ou explosifs (vapeurs), une ventilation mécanique est prévue.

Néanmoins, dans l'écrasante majorité des stockages, un système d'échange général à tirage naturel et un seul échange d'air est organisé.

Avant de calculer la ventilation de l'entrepôt, il est nécessaire de déterminer la nature des matériaux stockés. Ainsi, lors du calcul de l'échange d'air, le type et la quantité d'émissions nocives sont pris en compte.

Infiltration

En règle générale, les entrepôts ne sont pas scellés. Le processus d'échange d'air entre l'entrepôt et la rue est appelé infiltration. Avec une grande différence de température, l'infiltration peut être de 1,5 à 2 changements d'air. Ce paramètre est certainement pris en compte lors de la conception des bases de la ventilation des stockages.

Si un simple renouvellement d'air est suffisant pour l'entrepôt, seul l'air d'échappement peut être soufflé. L'afflux sera reconstitué par infiltration.

Le plus souvent, des systèmes sans canal sont installés dans les entrepôts. Il est conseillé d'utiliser des canaux à tirage naturel dans les petits bâtiments auxiliaires avec un échange d'air estimé ne dépassant pas 1.

Lors de l'aération, la circulation de l'air est assurée par des aérations ouvertes. Si la concentration d'impuretés dans l'air est supérieure à un tiers du MPC, l'aération n'est pas appliquée.

Pendant la saison chaude, l'air est fourni à l'entrepôt par des ouvertures dans les murs situées à une hauteur maximale de 1,5 mètre du sol. Ceux-ci peuvent être des portes, des fenêtres, des cloisons coulissantes.

En hiver, les ouvertures d'entrée sont aménagées à une hauteur de 3 à 4 mètres du sol. Ils doivent être recouverts d'auvents de pluie et de neige.

L'air d'échappement est évacué par des conduits d'échappement ou des évents. La poussée dans le système est augmentée en installant un déflecteur à la sortie de l'arbre d'échappement. Et l'intensité de la traction est régulée par divers amortisseurs, portails, stores.

La hauteur de la tête de l'arbre d'échappement doit dépasser la hauteur du faîte du toit de 50 cm ou plus. Sinon, par vent fort, une inversion de poussée est observée.

Calcul du volume d'air soufflé :

Déf = 3600 *S*m*m,

OùS - la surface des évents en m2,m - vitesse de l'air en m/s, est de 1 - 1,5 avec tirage naturel,m - coefficient d'écoulement, dépend de l'angle d'ouverture de la fenêtre : à 90 degrés 0,65, à 45 - 0,44, à 30 degrés - 0,32.

Tableau 1. Le volume d'air pénétrant à travers 1 m² d'évents

Caractéristiques de la ventilation des locaux commerciaux

Tous les locaux commerciaux peuvent être grossièrement divisés en 2 types :

• Magasins-entrepôts (grands hypermarchés tels que Metro);
• Centres commerciaux zonés (centres commerciaux de type méga).

Magasins d'entrepôt

Dans le premier cas, il n'est pas nécessaire de fournir de l'air dans des pièces séparées. Par conséquent, la ventilation d'un espace de vente au détail du premier type est le plus souvent une unité d'alimentation et d'évacuation puissante sans zonage d'indicateurs climatiques.

Les climatiseurs de toit sont la solution standard pour les magasins-entrepôts. Il s'agit d'un équipement monobloc qui est installé sur le toit du bâtiment et relié au hall par des conduits d'aération. Les conduits d'air sont répartis sous le faux plafond. En plus de la ventilation, le rooftop remplit la fonction de chauffage et de climatisation.

Parfois, plusieurs toits de moindre puissance sont installés au lieu d'un grand.

Les climatiseurs de toit sont suffisamment fiables, durables, silencieux et économiques. Le seul inconvénient de l'utilisation de ce type de ventilation des espaces commerciaux est l'impossibilité de zoner les indicateurs d'air.

Centres commerciaux

Dans les centres commerciaux, il existe des zones à des fins diverses: boutiques, salons de beauté, cafés, entrepôts. Qui ont besoin de créer un microclimat différent. Ainsi, pour chaque type de locaux, un calcul est effectué en fonction du nombre de visiteurs, du dégagement de chaleur, de l'humidité (spas), de la fumée (fumoirs).

Une complication supplémentaire est le placement des complexes commerciaux sur plusieurs niveaux, ainsi que les caractéristiques architecturales de chaque pièce.

Les climatiseurs centraux sont le choix standard pour la ventilation de ce type d'espace de vente au détail. Il s'agit d'un équipement sectionnel comprenant des sections :

• chauffage;
• réduction de bruit;
• Ventilateurs;
• humidification;
• filtration.

Les modules sont enfermés dans un bâtiment commun, qui est situé dans un compartiment spécial du bâtiment. Le climatiseur central n'incluant pas de sources de froid et de chaleur, il doit être associé à un refroidisseur-ventilo-convecteur. Cette combinaison d'équipements vous permet de définir des paramètres d'air individuels pour chaque pièce, dessert des bâtiments de toute taille.De plus, ce type d'équipement de ventilation de locaux peut être utilisé simultanément pour chauffer l'eau d'une piscine et congeler de la glace sur une patinoire.

Un tel équipement climatique sophistiqué n'est contrôlé que automatiquement par un panneau de commande central.

Caractéristiques de la ventilation des salles blanches

La tâche principale de la ventilation dans une salle blanche est d'assurer les indicateurs suivants :

• Concentration de particules de poussière dans 1 cu. m d'air. Pour ce faire, l'air passe à travers des filtres absolus, maintenant la classe de propreté spécifiée. L'air soufflé est épuré à l'aide de filtres à quatre étages qui piègent les inclusions jusqu'à 0,01 micron ;
• Température, humidité et vitesse de l'air. Le microclimat est important non pas tant pour le travail du personnel que pour le processus technologique. Si l'air est trop sec, il générera de l'électricité statique. S'il est trop humide, la condensation peut se déposer ;
• La différence de pression entre la salle blanche et la salle adjacente. Pour empêcher la poussière et l'humidité de pénétrer dans la salle blanche en provenance des pièces voisines, une pression légèrement accrue est maintenue à l'intérieur. La ventilation de la salle blanche assure la prédominance de l'air soufflé sur l'air extrait ;
• Disponibilité de l'air frais. Les gens travaillent dans la pièce, ils doivent donc être alimentés en air pur dans des volumes réglementés par des normes sanitaires.

Création de "zones propres"

En utilisant un flux d'air directionnel ou laminaire, vous pouvez créer une zone propre dans la pièce. L'air se déplaçant dans une direction sans turbulence déplace les particules de poussière de la zone requise. Ensuite, ils sont retirés des limites le long du système de conduits. En raison de la directionnalité particulière du flux, les particules sont éliminées instantanément. L'effet est obtenu grâce à l'utilisation de distributeurs d'air laminaires spéciaux.

En règle générale, la base de la ventilation dans une salle blanche est un climatiseur central spécialement modifié.

Il est contrôlé automatiquement. Et les paramètres d'air nécessaires sont maintenus à l'aide de tout un réseau de capteurs et d'une unité de répartition entièrement automatisée.

La conception et l'installation d'une ventilation industrielle est un processus complexe en plusieurs étapes. De nombreuses entreprises proposent des prestations complètes : de la conception à la maintenance. Une telle solution supprime tous les problèmes liés au microclimat de l'entreprise du client.

Vidéo sur l'automatisation du contrôle de la ventilation dans les salles blanches :