РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

 

Расчет воздухообмена, т.е. количества приточного и удаляемого воздуха для производственных помещений, производится в соответствии СНиП 2.04.05-86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Количество воздуха, необходимое для обеспечения нормируемых параметров воздушной среды в производственных помещениях, определяется расчетом для удаления избытков тепла и влаги, уменьшения концентрации вредных паров, газов и пыли до допустимых пределов. При расчете необходимо учитывать возмещение воздуха, удаляемого местной вентиляцией, и воздуха, используемого на технологические нужды, например на сушку, горение и т.д.

Если в помещении отсутствуют вредные пыле-, газовыделения, а также избытки тепла и влаги, то расчет ведется исходя из минимального количества воздуха, подаваемого вентиляцией на одного человека.

Если производственные помещения допускают возможность естественного воздухообмена, а объем помещения < 20 м³ на одного человека, то минимальное количество наружного воздуха, подаваемого на одного человека составляет 30 м³/ч. При объеме помещения на одного человека 20 м³ минимальное количество воздуха, подаваемого на одного человека, составляет
20 м³/ч. При отсутствии естественной вентиляции в данных условиях минимальное количество воздуха, подаваемого на одного человека, составляет
60 м³/ч.

Расход приточного воздуха для систем вентиляции и кондиционирования принимают наибольший исходя из условия выполнения санитарно-гигиенических норм или норм взрывопожарной безопасности в зависимости от периода года. Плотность приточного и удаляемого воздуха принимается в расчетах 1.2 кг/м³.

По избыткам явной теплоты расчет производится по формуле:

 

 

(3.7)

 

Избытки явной теплоты – это разность тепловых потоков, поступающих в помещение и уходящих из него.

По массе выделяющихся вредных веществ расчет производится по формуле:

(3.8)

 

При одновременном выделении в помещении нескольких вредных веществ однонаправленного действия на человека воздухообмен рассчитывается как сумма расхода воздуха по каждому из этих веществ.

По избыткам влаги (водяного пара) расчет ведется по формуле:

 

(3.9)

 

По избыткам полной теплоты расчет ведется по формуле:

(3.10)

 

В некоторых случаях допускается нормирование по кратности воздухообмена, тогда расчет ведется по формуле:

(3.11)

 

Если нормируется удельный расход приточного воздуха, то расчет ведется по формулам:

 

(3.12)

(3.13)

 

В формулах (3.7)–(3.13) приняты обозначения:

L_{w, z} – расход воздуха, удаляемого из помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и на технологические нужды, м³/ч;

Q, Q_{h, f} – избыточный, явный и полный тепловой поток в помещении, Вт;

С – теплоемкость воздуха равная 1, 2 кДж/м³°С;

t_{w, z} – температура воздуха, удаляемого местными отсосами, общеобменной вентиляцией, °С;

t_l – температура. воздуха вне обслуживаемой зоны, удаляемого из помещения, °С;

t_in – температура воздуха, подаваемого в помещение, °С;

W – избытки влаги в помещении, г/ч;

d_{w, z} – влагосодержание воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и на технологические нужды, г/кг;

d_l – влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой ими рабочей зоны, г/кг;

d_in – влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг;

J_{w, z} – удельная энтальпия воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и на технологические нужды, кДж/кг;

J_l – удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг;

J_in – удельная энтальпия воздуха, подаваемого в помещение кДж/кг;

m_PO – масса каждого из вредная веществ, поступаюших из воздуха помещения, мг/м³;

q_{w, z}, q_l – концентрация вредного вещества в воздухе удаляемого соответственно из рабочей зоны и за пределы рабочей зоны помещения, мг / м³;

q_in – концентрация вредного вещества в воздухе, подаваемого в помещение, мг/ м³;

V_P – объем помещения, м³; для помещений высотой 6м и более следует принимать V_P = 6А;

A – площадь помещения, м²;

N – число людей, рабочих мест, единиц оборудования;

п – нормируемая кратность воздухообмена, ч^-1;

k – нормируемый раcход приточного воздуха на 1м² площади пола помещения м³ /ч× м²;

m – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 человека, 1 рабочее место или единицу оборудования, м³/ч.

Энтальпия (теплосодержание) воздуха – количество тепла, содержащегося в 1 кг воздуха, ккал/кг или 4.2 кДж/кг определяется по формуле:

 

J = 0.24 t +(597+0.44 t) d /1000, (3.14)

 

где t – температура воздуха, ⁰С; d – влагосодержание воздуха, г/кг.

Влагосодержание воздуха можно вычислить по формуле:

 

d = W / G, (3.15)

где W – содержание влаги в воздухе, г; G – масса сухой части воздуха, кг.

Влагосодержание воздуха можно выразить через парциальное давление водяного пара Р _п и парциальное давление сухой части воздуха Р _в:

 

d = 623 Р _п / Р _в или d = 623 Р _п / (Р _бар – Р _п). (3.16)

 

P _бар = P _п + Р _в – барометрическое давление влажного воздуха.

Концентрация q_in по санитарным нормам q_in < = 0.3 q _ПДК. При выделении нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием на человека, количество подаваемого воздуха принимается по тому вредному веществу, для которого требуется наибольший объем воздуха.

При выделении нескольких веществ одновременного действия должно выполнятся условие (3.2.):

 

(3.17)

 

Если в производственном помещении выделяется оксид углерода СО, а в приточном воздухе окись углерода отсутствует, то необходимое количество приточного воздуха L _CO определяется по формуле:

 

, (3.18)

 

 

где k, h – коэффициенты в данном случае k = 5, h = 0, 8; q _ПДК – предельно допустимая концентрация для окиси углерода по ГИ 2.25.1313-03 составляет
20 мг/м³.

Количество оксида углерода m_PO = m_CO выделяемого печью, работающей на природном газе, составляет:

 

m _CO = B b P / 100, (3.19)

 

где В – расход природного газа, кг/ч; b – количество отходящих газов, образующих при сжигании 1 кг топлива, кг/кг, для газовых печей b = 15кг/кг; Р – содержание оксида углерода в отходящих газах принимается 3-5%.

Расход топлива (кг/ч) расчитывается по формуле:

(3.20)

 

где a - удельный расход топлива на 1 кВт мощности, принимается 0.58 кг / ч; К_a – коэффициент режима работы печи с учетом разогрева и регулирования процесса горения, принимается 1.2-1.5; N – мощность печи, кВт.

Избыточное тепло, поступающее от некоторого технологического оборудования и процесса можно определить по формуле:

 

Q_{U З} = å Q_N - +å Q _МЕХ +å Q _НП. (3.21)

 

å Q_N – тепловыведение печей по формуле:

 

å Q_N =0.278 Q _Н B a K h, (3.22)

 

где В – расход топлива кг / с; Q _Н – низшая теплотворная способность топлива, кДж / кг; a – доля тепла, идущего в цех, зависит от конструкции печи; h – коэффициент одновременной работы всех печей, равной 0.5-0.8; К – количество печей.

å Q _МЕХ – тепловыделение при работе технологического оборудования (электродвигатели различных механизмов) рассчитывается по формуле:

 

å Q _МЕХ = N _Мh₂h₃h₄h₅, (3.23)

 

где N _M – мощность установленных электромоторов, кВт; h₂ – коэффициент использования установленной мощности 0.7-0.9; h₃ – коэффициент одновременной работы, 0.5-0.8; h₄ – коэффициент загрузки, 0.5-0.8; h₅ – коэффициент преобразования электроэнергии в тепловую, 0.8-1, 0.

å Q _НП – тепловыделение (кВт) от нагретых поверхностей определяется по формуле:

å Q _НП = a F (t _НП – t _УД ) 10^-3, (3.24)

 

где a – коэффициент теплоотдачи, Вт/м², определяется по формулам:

для цилиндрических поверхностей: a = 8.1+0.045 (t_НП - t_УД ); для плоских поверхностей: a = 8.4+0.06 (t _НП – t _УД); F – площадь нагретых поверхностей, м²;
t _НП – температура нагретых поверхностей, ⁰С; t _УД – температура воздуха, удаляемого из помещения, определяется по формуле:

 

t _УД= t _НОРМ + (2... 5) °С, (3.25)

 

t _УНОРМ – нормируемая температура в помещение согласно ГОСТ 12.1.005-88.

Избытки влаги в помещении определяются по формуле:

 

W = W _Л + W _ИСП, (3.26)

 

где W _Л – количество влаги, выделяемой людьми, (кг/ч) определяется по формуле:

 

W _Л = G _Л q 10^-3, (3.27)

 

где G _Л – количество влаги, выделяемой одним рабочим, зависит от тяжести труда, г/ч; q – число работающих в цехе; W _ИСП – количество влаги, испаряющейся в цехе с открытой некипящей поверхности воды определяется по формуле:

(3.28)

где а – фактор гравитационной скорости воздуха; V – скорость движения воздуха над источником испарения, м/с; Р ₂ – давление насыщенного водяного пара при температуре воды, мм.рт.ст.; Р ₁ – давление водяного пара в помещении, мм.рт.ст.; F – площадь поверх нести испарения, м².

(3.29)

 

где В – барометрическое давлением мм.рт.ст.; t _В – температура вовдуха в месте расположения установки, ⁰С; t _ПВ – температура поверхности воды, ⁰С.