2.4.6. Методи розрахунку систем механічної вентиляції

Вентиляцію виробничих приміщень проектують, виходячи з умов забезпечення в робочій зоні метеорологічних умов, а також із вмісту шкідливих речовин у повітрі відповідно до вимог СН 245-71.

Проектування будівель без природної вентиляції з подачею в них повітря тільки засобами механічної вентиляції передбачає, що об'єм зовнішнього повітря має становити не менш як 60 м³/год на одного працюючого, але не менше однократного повітрообміну за годину.

Загальнообмінну припливно-витяжну вентиляцію приміщень без природного провітрювання слід проектувати так, щоб забезпечи­ти не менше двох припливних і двох витяжних вентиляційних уста­новок, із продуктивністю кожної не менше 50 % потрібного повітро­обміну. Дозволяється проектувати по одній припливній і одній ви­тяжній установці тільки тоді, коли вони забезпеченні резервним вен­тилятором, який автоматично включається ПР^И зупинці робочого. Порядок розрахунку вентиляційної мережі такий:

1. Вибирають конфігурацію мережі залежно від розміщення обла­днання, яке обслуговує вентиляційну С**^стемУ*

2. Знаючи необхідну витрату повітря на окремих ділянках, визна­чають поперечні розміри повітроводів виходячи з допустимих швидкостей повітря (6-10 м/с).

3. Розраховують опір мережі, приймаючи за розрахункову най­більш протяжну магістраль.

4. За каталогами підбирають вентилятор ї^а електродвигун. Основним завданням розрахунку загалї>нообмінних систем вен- тиляції є визначення кількості повітря Ь (и /год), що необхідно по- дати або вилучити з приміщення.

Повітрообмін, як правило, визначають розрахунковим шляхом за конкретними даними про кількість видіЛ^ень теплоти, вологи, па­рів, газів, пилу.

Для приміщень з нормальним мікрокліматом без виділення шкі­дливих речовин повітрообмін Ь (м³/год) виз^наг*ають так:

Ь„ = п._ч, (2-8)

де п — кількість працівників;

д — витрата повітря на одного працюіО^чого> (^м /год).

Якщо на одного працюючого в приміщенні припадає менш як

20 м³ об'єму приміщення, то ц = 30 м³/гОД; якщо понад 20 м³, то

ц = 20 м³/год.

Для підрахунку тепловиділень необхідно виходити з таких мір­кувань:

1. Кількість тепла, що виділяється ліОДЬми — Щ, залежить від інтенсивності праці. При легкій праці — менше 150 ккал/год, при роботі середньої важкості — від 150 до 250 ккал/год, при важкій — понад 250 ккал/год.

Звідси:

]¥\ = 150 (250) ккал х число працюючих. (2.9)

2. При повному переході механічної енергії в теплову виділя- ється:

• 632 ккал (630), якщо величина виконаної роботи 1 к. с;

• 864 ккал (860), якщо величина виконаної робот 1кВт. Фактично механізми виділяють у вигляді тепла лише частину

енергії — близько 70 %. Тому величину тепловиділення механізмів можна підрахувати за формулою:

РГ₂-0,8 -ІУ. 860, або Г₂ - 0,8 ■ #- 630, (2.10)

де N— сумарна потужність механізмів, що працюють одночасно.

3. Тепловиділення з поверхні нагрітих агрегатів обладнання відбувається за рахунок таких процесів:

а) конвекції, що залежить від величини поверхні і її положення (вертикальні поверхні віддають тепла шляхом конвекції менше, ніж горизонтальні);

б) радіації — величина її залежить від температури нагрітої по- верхні і її площі.

Ж₃ - а ■ А/ • лІАі + с

Сумарна величина тепловиділення з нагрітих виробничих по­верхонь розраховуються за формулою:

100

ккал/м³тод, (2.11)

100

де а — коефіцієнт конвекції, для вертикальних поверхонь а = 2,2, для горизонтальних — 2,8;

Аі — різниця температур нагрітої поверхні і температури повітря; с — коефіцієнт радіації, для будівельних матеріалів с = 3,4;

Щ 2¹₁ — абсолютна температура нагрітої поверхні;

Т₂ — абсолютна температура поверхні стін (як правило, на 3-5 °С нижча від бажаної температури повітря).

При невисоких температурах випромінювання обладнання не­значне й тому розрахунок можна проводити за першою (лівою) по­ловиною формули, що враховує тільки конвекційне тепловиділення:

\¥ = а-Аі-^Аі. (2.12)

4. Тепловиділення від нагрітого в приміщенні матеріалу, гаря­чої рідини та ін. розраховується за формулою:

^ №₄ = Р-С(і_поч-і_кіи), (2.13)

Щ — тепловиділення, ккал/год; Р — вага матеріалу, кг; ^ С — теплоємність матеріалу (кількість калорій тепла, необхідна л для нагріву 1 кг матеріалу на 1 °С);

У *поч — температура нагрітого матеріалу при надходженні в при­міщення;

і_кін _ температура нагрітого матеріалу при винесенні його з при-

■ ; МІЩЄННЯ.

5. Тепло, яке надходить у приміщення за рахунок сонячної раді­ації, враховується тільки в теплий період року. Кількість його при­близно така ж, яку втрачає приміщення через зовнішні огородження конструкції внаслідок різниці температур ззовні і всередині. Тому при приблизних розрахунках його можна не враховувати, якщо не враховуються тепловитрати.

Загальна кількість тепловиділень (Ш) підраховується за форму­лою:

_{^=^ + ^2 + ^ + ^4 + .м+ ЦГп.} ^т_{- (2.14)}

Для цехів з виділенням надлишкового тепла кількість приплив­ного повітря визначається з умови асиміляції цього тепла:

Розрахунок можна виконати за формулою:

М ■ (р

Ь =

_п і V (²-¹⁵)

⁶ " 100 '

Де <2над — надлишкове тепло в цеху, кДж/год;

С — питома теплоємність повітря при постійному тиску, що до­рівнює 1 кДж/(кг • °С); у— щільність припливного повітря, кг/м³; и — температура повітря, що виходить з цеху, °С; (_п — температура припливного повітря, °С.

Завдання вентиляції як способу боротьби з надмірним воло-говиділенням — підтримування відносної вологи повітря примі­щень на рівні, що буде забезпечувати нормальний тепловий ба­ланс в організмі людини й попереджувати утворення конденсату водяної пари.

Вологовиділення з відкритих поверхонь визначається за формулою: _п 45,6-С-5{Р_н-Р_в)

в — ^(2Л6)

де С — кількість рідини,що випаровується, кг/год; 5 — площа поверхонь, що виділяють вологу, м²; Р_н — пружність водяних парів, що випаровуються, мм рт. ст.; Р_е — пружність водяних парів у повітрі приміщення, мм рт. ст.; С — коефіцієнт руху повітря (за відсутності руху С = 0,56, при невеликих швидкостях С = 0,7, при виробничих джерелах руху С = 0,84);

45,6 — постійна величина;

В — нормальний барометричний тиск, 760 мм рт. ст.

де Р_в — пружність водяної пари в повітрі при температурі й від­носній вологості, що відповідають законодавству; М— максимальна пружність водяної пари при цій температурі; <р— відносна вологість, %.

Для цехів, де виділяються шкідливі речовини, повітрообмін ви­значають за кількістю шкідливих газів, парів, пилу, що надходять у робочу зону, з метою розбавлення їх припливним повітрям до гра­нично допустимих концентрацій.

Необхідний повітрообмін за кількістю шкідливих речовин, що надходять у приміщення, розраховують за формулою:

_Ь=т ^г~¹оЛ^го,г-2») _(2Л8)

°"³ 2 «2.

де І₀.з — кількість повітря, що видаляється з робочої зони за допо­могою загальнообмінної вентиляції, м /год; 2 — кількість шкідливих речовин, що надходять у приміщення, мг/год;

2₀.₃ - концентрація шкідливих речовин у повітрі, що видаляєть-I ся, мг/м³;

2₆ — концентрація шкідливих речовин у повітрі, що видаляєть­ся з приміщення за межами робочої зони, мг/м ; 2_п — концентрація шкідливих речовин у повітрі, що подається в приміщення {2_п < 0,3 ГДК).

Або за формулою:

де II — кількість шкідливих речовин, що надходять у повітря це­ху, мг/год;

К\ — гранично допустима концентрація шкідливих речовин, що надходять у повітря цеху, мг/м³;

К₂ — концентрація тих самих шкідливих речовин у припливно­му повітрі, мг/м³.

Для приміщень, де немає шкідливих виділень (або кількість їх незначна), приплив (витяжку) повітря можна визначити за кратністю повітрообміну К — відношенням об'єму повітря, що подається (ви­лучається) за одиницю часу І (м³/год), до об'єму приміщення У_п (м³):

К = ~. (2.20)

Кратність повітрообміну (К = 1, 2, 3, ... п) показує, скільки ра­зів протягом години необхідно замінити весь об'єм повітря в даному приміщенні для створення нормальних умов повітряного середови­ща. Визначивши за довідковими даними кратність повітрообміну і знаючи об'єм приміщення, можна підрахувати кількість припливно­го чи вилученого повітря.

Розрахунок повітрообміну за наведеною формулою можна ви­конати лише при визначенні фактичних значень кратності обміну з відношення:

_де д_ф — фактична концентрація шкідливих речовин, що досягла цього значення протягом однієї години, мг/м³; д_} — гранично допустима концентрація шкідливої речовини, мг/м³.

Розраховуючи місцеву витяжну вентиляцію, кількість повітря, що вилучається місцевою витяжкою (зонд, панель, шафа), можна підрахувати за формулою:

І = Р - V • 3600 (м³/год), (2.22)

де Р— площа поперечного перерізу отвору місцевої вентиляції, м²; V — швидкість руху вилученого повітря в цьому отворі (прий­мається від 0,5 до 1,7 м/с залежно від токсичності та летючості газів та парів).

Розрахунки повітрообміну для проектування вентиляції став­лять собі за мету забезпечення належного санітарного стану у виро­бничих приміщеннях під час даного робочого процесу.

(2.21)