4.2. Методи розрахунку систем штучної вентиляції

Основне завдання розрахунку загальнообмінних систем штучної вентиляції – визначити кількість повітря, що необхідно подати і вилучити з приміщення. При розрахунку вентиляції в цехах, повітрообмін, як правило, визначають розрахунковим шляхом за конкретними даними про кількість шкідливих виділень (теплоти, вологи, парів, газів).

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

,

де L – кількість припливного повітря за одиницю часу, яке необхідно ввести в приміщення для зменшення вмісту шкідливої речовини (парів, газів, пилу) до гранично допустимих концентрацій, м³/год; G – кількість шкідливої речовини, що виділяється у приміщення за годину, мг/год; C – концентрація шкідливої речовини у повітрі, яке видаляється (≤ ГДК), мг/м³; C_о – концентрація шкідливої речовини у припливному повітрі (≤ 0,3 ГДК), мг/м³.

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

де L – кількість припливного повітря за одиницю часу, яке необхідно ввести в приміщення для поглинання надлишкового тепла, м³/год; с – масова питома теплоємність повітря при постійному тиску, причому ; – густина зовнішнього (припливного) повітря, кг/м³; t_вн і t_зовн – температура відповідно внутрішнього і зовнішнього повітря, C, причому температура припливного повітря приймається на 5 – 10 C нижчою, ніж температура повітря в приміщенні; Q_надл – надлишкове тепло, яке визначається різницею тепла, що надходить в приміщення (Q_надх) та втратами тепла з приміщення (Q_відх), ккал/год:

де

де Q₁ – надходження тепла від техніки, ккал/год, причому:

де 860 – тепловий еквівалент, ккал/кВт; k – коефіцієнт втрат; N₁ – потужність техніки; n – кількість одиниць техніки;

Q₂ – надходження тепла від світильників, ккал/год, причому:

де 860 – тепловий еквівалент, ккал/кВт; k – коефіцієнт втрат (k = 0,9 для потужних ламп розжарювання, 0,95 – для ламп розжарювання малої та середньої потужності, 0,4 – 0,6 – для люмінісцентних ламп); n - кількість світильників; N₂ – споживана потужність світильників, кВт, причому:

N₂ = p_п ∙ S,

де p_п – питома потужність освітлення, Вт/м²; S – площа приміщення, м²;

Q₃ – надходження тепла від людей, ккал/год, причому:

де 860 – тепловий еквівалент, ккал/кВт; n – кількість працюючих; q_люд – надходження тепла від однієї людини;

Q₄ – надходження тепла від сонячної радіації через вікна, ккал/год, причому:

де n – число вікон; S – площа одного вікна, м²; k – коефіцієнт, який враховує матеріал віконного переплетення; q_скл – надходження тепла через 1 м² вікна при різній орієнтації вікон відноcнo сторін світу;

Q_відх – втрати тепла з приміщення через стіни, двері, вікна, ккал/год, причому:

,

де  – теплопровідність стін, ккал/(год ∙ град ∙ м);  – товщина стін, м; S – площа стін, м², причому:

S = a ∙ b + 2h ∙ (a + b),

де а, b, h – параметри приміщення, м.

Під час виділення у приміщенні надлишкової вологи кількість припливного повітря визначають за формулою:

,

де L – об’єм повітря, необхідний для зниження відносної вологості до вимог ГОСТ 12.1.005-88 та ДСН 3.3.6.042-99, м³/год; ∑m – сумарна кількість надлишкової вологи в приміщенні, г/год, причому:

∑m = n ∙ W,

n – кількість працюючих; W – кількість вологи, яку виділяє організм людини протягом години, г/год;  – густина повітря при температурі приміщення, кг/м³; d_вн, d_зовн – вміст вологи відповідно у внутрішньому та зовнішньому повітрі при заданій температурі (абсолютна вологість), у грамах на 1 кг сухого повітря г/кг, причому:

,

,

де _вн і _зовн – відносна вологість відповідно внутрішнього та зовнішнього повітря, %; р_нас (або d_макс) – максимальний вміст вологи у повітрі при заданій температурі, г/кг.

Для приміщень, де немає шкідливих виділень (або кількість їх незначна) приплив (витяжку) повітря можна визначити за кратністю повітрообміну (К) – відношенням об’єму вентиляційного повітря L (м³/ год) до об’єму приміщення V (м³):

Кратність повітрообміну показує скільки разів протягом години необхідно замінити весь об’єм повітря в даному приміщенні для створення нормальних умов повітряного середовища. Визначивши за довідником кратність повітрообміну, можна порахувати об’єм припливного повітря чи витяжки.

Для приміщень, де не утворюються шкідливі виділення та надлишкове тепло і немає необхідності у створенні метеорологічного комфорту можна використати формулу:

де l – мінімальне подання повітря на одного працівника відповідно до санітарних норм (при об’ємі приміщення, що припадає на одного працівника, до 20 м³ – 30 м³/год, а при об’ємі більше 20 м³ – 20 м³/год); п – кількість працівників в приміщенні.

При розрахунку місцевої витяжної вентиляції кількість повітря, що вилучається місцевою витяжкою (зонт, панель, шафа) можна порахувати за формулою:

де F – площа перерізу отвору місцевої витяжки, м²; v – швидкість руху вилученого повітря в цьому отворі (приймається від 0,5 до 1,7 м/с в залежності від токсичності та леткості газів та парів).