4.1. Порядок проектирования

Имея данные о необходимом расходе воздуха, можно приступить к проектированию систем вентиляции в следующем порядке:

1. Выбрать систему вентиляций.

2. Для механической вентиляции:

а) определить конфигурацию сети;

б) определить размеры воздуховодов на участках сети;

в) определить величину максимального сопротивления сети;

г) при использовании систем местной вентиляции рассчитать устройства этой вентиляции, устанавливаемые на рабочих местах (вытяжные шкафы, бортовые отсосы, зонты, воздушные души и т. д.)

д) выбрать вентиляторы и электродвигатели для их привода;

3. Для естественной вентиляции:

а) определить температуру удаляемого воздуха;

б) рассчитать площади приточных и вытяжных проемов.

4.2. Выбор систем вентиляции

При выборе и проектировании систем вентиляции необходимо учитывать предъявляемые к ним требования:

– объем приточного воздуха должен соответствовать объему вытяжного (разница между ними не должна превышать 1015%);

– системы вентиляции должны обеспечивать подачу чистого воздуха в места с наименьшими выделениями вредностей и удалять загрязненный воздух из мест, где эти выделения максимальны;

– при общеобменной вентиляции приток воздуха должен производиться в рабочую зону, а вытяжка – из верхней зоны помещения;

– системы вентиляции не должны вызывать переохлаждения (перегрева) работающих, не создавать шум на рабочих местах выше допустимых норм;

– вентиляция должна быть пожаро‑ и взрывобезопасна, проста по устройству, надежна и экономична.

Устройство вентиляции в производственных и вспомогательных помещениях является обязательным.

В проекте, в зависимости от задание на дипломный проект, может быть разработана естественная или механическая вентиляция.

Естественную вентиляцию (аэрацию) следует применять в основном для удаления избытков тепла. Для обеспечения эффективности аэрации в здании располагают два горизонтальных ряда фрамуг с надежной конструкцией механизмов привода для их открывания и закрывания. Приток воздуха в теплое время года на высоте не более 1,8 м от поля, а в холодное время – не ниже 4 м от поля. Для удаления воздуха устанавливаются вытяжные трубы или шахты, на которые крепят дефлекторы. 

Во всех производственных помещениях, где требуется надежный обмен воздуха, применяется механическая приточно‑вытяжная вентиляция.

Высота приемного устройства должна зависеть от расположения загрязненного воздуха. В большинстве случаев приемные устройства располагаются в нижних зонах помещения [12].

Местная вентиляция используется для удаления вредностей 1 и 2 классов из мест их образования для предотвращения распространения их в воздухе производственного помещения (отсосы, вытяжные зонты, и т. п.), а также для обеспечения нормальных условий на рабочих местах (воздушные завесы, души и т. п.).

4.3. Расчет системы общеобменной механической вентиляции

4.3.1. Определение конфигурации вентиляционной сети с учетом размещения оборудования и помещений

Для определения конфигурации вентиляционной сети необходимо на план производственного помещения нанести схему вентиляционной сети с указанием приточных (вытяжных) камер, вентиляторов, воздухораспределителей и воздуховодов.

Для примера на рис. 2 приведена схема приточной вентиляции цеха. Аналогично выглядят и схемы вытяжной вентиляции.

Воздухо-распре-делитель Приточная камера

4.3.2. Определение поперечных размеров воздуховодов для отдельных участков вентиляционной сети

Исходными данными для расчета требуемых размеров воздуховодов являются расходы воздуха (G_i) и допустимые скорости его движения (V_i) на каждом i‑м участке сети.

Площадь воздуховода f_i, м², определяется по формуле:

Для дальнейших расчетов (при определении сопротивления сети, подборе вентилятора и электродвигателя) площадь воздуховода принимается равной ближайшей большей стандартной величине. Для выполнения расчета составляется схема системы вентиляции (сети, подсоединенной к одному вентилятору). Эти сети (ветви) могут быть как линейные (последовательные) – аналогичные приведенным на рис. 2, так и разветвленные – состоящие из сочетаний последовательных и параллельных участков, узлов разветвлений и т. д. Примерный вид схемы вентиляционной сети представлен на рис. 3.

2,G₂,L₂

4,G₄,L₄

6,G₆,L₆

N-1

G_N-1

L_N-1

Обычно для систем вентиляции промышленных зданий принимается следующее распределение скоростей: на головных участках 912 м/с, а на дальних концевых 36 м/с. В промышленных зданиях, как правило, используются круглые металлические воздуховоды. В этом случае расчет сечений воздуховодов заключается в определении диаметров труб. Исходные данные и результаты расчета заносятся в таблицу (примерная форма – табл.11).

4.3.3. Определение сопротивления сети

В результате расчета необходимо определить максимальное значение потерь давления в вентиляционной сети, по которому выбирается мощность электродвигателя.

Расчет разветвленной вентиляционной сети сводится к расчету отдельных последовательных ветвей с последующим преобразованием в суммарную последовательную ветвь.

При расчете сети следует учитывать потери давления в воздуховодах и потери давления в вентиляционном оборудовании (местные потери).

Естественным давлением в системах механической вентиляции пренебрегают.

Для обеспечения запаса вентилятор должен создавать в воздуховодах избыточное давление, превышающее не менее чем на 10% давление, полученное в результате расчета.

Для расчета сопротивления каждого i-го участка сети используется формула

P_i = R_i  l_i + _i  ,

где R_i – удельные потери давления на трение на i-м участке, определяются для каждого участка сети в зависимости от диаметра воздуховода d_i и скорости воздуха v_i из номограммы (Прилож. II, рис.П-II-1);

l_i – длина i-го участка воздуховода, м;

_i – сумма коэффициентов местных потерь на i-м участке воздуховода, определяется в зависимости от элементов воздуховодов из таблицы П-II-1 (Прилож. II);

v_i – скорость воздуха на, м/с;

 – плотность воздуха ( = 1,2 кг/м³).

Для прямоугольных воздуховодов с размерами a_i  b_i определение R_i необходимо производить по эквивалентному по скорости диаметру. Такой диаметр определяется для каждого i-го участка.

d_vi =

Эта формула справедлива при условии, что на протяжении каждого участка скорость воздуха постоянна.

Исходные и расчетные данные заносятся в табл. 11.

Таблица 11

Расчет воздуховодов и сопротивления сети

№ уч-ка	Gi м3/ч	li м	vi м/с	di мм	Па	Ri Па/м	Ri  li Па	i	i  Па	Pi = Ri  li + i  Па

В таблице d_i – ближайший стандартный диаметр воздуховода, определяемый из справочной литературы по полученному значению площади сечения воздуховода f_i.

По данным табл. 11 подсчитываются суммарные потери давления по всем возможным направлениям вентиляционной сети j:

P_j = P_i

где i – число участков, входящих в рассматриваемое направление j.

Из значений всех, полученных в результате расчета, значений P_j выбирается максимальное P_max, которое используется в дальнейших этапах проектирования вентиляции.