Розрахунок природної та штучної вентиляції

Призначення і класифікація вентиляції

Для забезпечення сприятливих (комфортних) умов праці, ефективним методом є вентиляція, яка має наступну класифікацію і буває:

За способом переміщення повітря: природна; штучна.

За напрямком потоку повітря: приливна; витяжна; приливно – витяжна.

За місцем дії:

- загально обмінна;

- місцева;

- комбінована.

За призначенням:

- для розчину шкідливих речовин до допустимих концентрацій;

- для усунення з приміщень надлишків тепла, пилу або вологи.

Характеристика вентиляції

 

К=-0,5

 

 

+ -

+ -

+ -

+ -

-

+ К=+0,8 -

Рис.1.Принципова схема дії природної вентиляції.

Природна вентиляція здійснюється силами, які створюються напором повітря, і природними (гравітаційними) силами.

На рис. наведена схема дії природної вентиляції повітряним тиском. Вітер, омиваючи споруду, з боку свого направлення руху створює залишковий тиск, а з протилежного боку виникає певне розрядження.

Під дією напору повітря крізь вікна проникає в приміщення, а під дією розрядження забруднене повітря також крізь вікна і щілини виходить зовні.

Природна вентиляція під дією теплового напору може бути неорганізованою і організованою. Неорганізований повітрообмін здійснюється при проступанні і виході повітря через випадкові і нерегульовані отвори. Організований аерацією здійснюється крізь спеціально обладнанні у зовнішніх стінах споруд, пройми із спеціальними створами для регулювання площі вентиляційного отвору.

Природна вентиляція під дією теплового напору здійснюється природними (гравітаційними) силами, які викликаються силами земного тяжіння. Повітря приміщення, більш тепле, ніж зовнішнє, підіймається уверх, створюючи розрядження в нижній зоні, а верхній підвищений тиск, за рахунок якого він виходить через пройми у даху чи стінах, зовні. У нижню зону потрапляє свіже зовнішнє повітря. Тиск повітря, який виникає в результаті перепаду температур, називають тепловим, або гравітаційним.

 

Розрахунок вентиляції

 

Необхідна площа приливних F_пр та витяжних F_в вентиляційних отворів, які забезпечують потрібний повітрообмін визначають за формулами

 

; (20)

 

 

; (21)

 

де I_пр і І_в – необхідна кількість (за масою) повітря, яке відповідно надходить і видаляється з приміщення, кг/год.;

m - коефіцієнти витрат, які залежать від конструкції отвору (0,7 -0,9);

g_з і g_в - питома вага зовнішнього і внутрішнього повітря, кг/м³;

h_н і h_в – відстань від центру відповідно нижнього (припливного) і верхнього (витяжного) отвору до нейтральної зони, м;

g – прискорення вільного падіння, 9,8 м/с².

Перевагою природної вентиляції є її дешевизна та простота експлуатації. Основний її недолік в тому, що повітря надходить в приміщення без попереднього очищення, а видалене відпрацьоване повітря також не очищується і забруднює довкілля.

Штучна вентиляція

 

Розрізняють чотири основні схеми організації повітрообміну при загально-обмінній вентиляції:

 

 

Приплив Приплив Витяжка

 

Витяжка

а) б)

 

 

 

в) г)

Рис.2.

 

Схеми зверху вниз (а) та зверху вверх (б) доцільно застосовувати у випадку, коли приливне повітря в холодний період року має нижчу температуру приміщення.

Приливне повітря перш як досягти робочої зони нагрівається за рахунок повітря приміщення.

Інші дві схеми рекомендується використовувати тоді, коли припливне повітря в холодний період року підігрівається і його температура вища внутрішнього повітря.

 

 

Приливна вентиляція

Рис.3.Схема припливної вентиляції

1- повітрозабірний пристрій з фільтром для очищення повітря і повітронагрівачем (калорифером); 2 – повітропровід; 3 – вентилятор; 4- припливні патрубки з насадками.

 

Витяжна і приливно-витяжна вентиляції

Рис.4.Схема витяжної вентиляції

1- очисний пристрій, 2 – витяжний повітропровід; 3 – вентилятор; 4 – витяжні патрубки з насадками.

 

Місцева приливнавентиляція, при якій здійснюються концентроване подання припливного повітря заданих параметрів виконуються у вигляді повітряних душів, повітряних та повітряно-теплових завіс.

Повітряно-теплові завіси призначення для запобігання надходження в приміщення значних мас холодного зовнішнього повітря при необхідності частого відкриття дверей чи воріт.

Місцева витяжна вентиляція здійснюється за допомогою місцевих витяжних зонтів.

Рис.5.Витяжний зонт

Основними факторами при виборі типу місцевих виділень є характеристика шкідливих виділень (температура, густина парів, токсичність), положення робітника при виконанні роботи, особливості технологічного процесу та обладнання.

Методи розрахунку систем штучної вентиляції

 

Основне завдання: - визначити кількість повітря, що необхідно подати і вилучити з приміщення. При розрахунку вентиляції в цехах де виділяються шкідливі речовини, використовуємо формулу:

 

(м³/год) (22)

 

U – кількість шкідливих виділень в цеху, мг/год;

К ₁ – гранично - допустима концентрація шкідливих виділень в повітрі цеху, мг/м³;

К ₂ – концентрація шкідливих виділень в приливному повітрі.

Для цехів з виділенням надлишкового тепла

 

(23)

 

Q_над – надлишкове тепло в цеху, КДж/год;

С – питома теплоємність повітря;

γ - густина припливного повітря;

t_в – температура повітря, що виходить з цеху;

t _п –температура приливного повітря.

Для приміщень де не утворюються шкідливі виділення та надлишкове тепло і немає необхідності у створені метеорологічного комфорту

 

(24)

 

l – мінімальне подання повітря на одного працюючого відповідно до санітарних норм, 20-30 м³/год.

n – кількість працівників у приміщенні.