Расчет вентиляции в производственном цехе: пошаговое руководство

Правильно организованная вентиляция в производственном цехе — это не просто комфорт, а обязательное требование для обеспечения безопасности работников, сохранности оборудования и качества продукции. Ошибки в расчетах могут привести к хроническим заболеваниям сотрудников, нарушению технологических процессов и огромным штрафам от контролирующих органов. В этом руководстве мы разберем ключевые параметры и формулы для точного расчета системы вентиляции.

Шаг 1: Анализ исходных данных
Прежде чем браться за калькулятор, необходимо собрать полную информацию о цехе:

1. Габариты цеха: длина, ширина, высота (объем V = L * W * H).
2. Характер производства: какие технологические процессы происходят? (сварка, покраска, обработка металла, пищевое производство и т.д.).
3. Виды и количество вредных выделений:

• Избыточное тепло от станков, печей, людей.
• Вредные вещества (пары, газы, пыль).
• Влага (испарения от ванн, мойки).
• Количество сотрудников.

1. Режим работы: количество смен, продолжительность работы оборудования.

Шаг 2: Определение цели вентиляции и расчет воздухообмена
Воздухообмен рассчитывается в кубических метрах в час (м³/ч). Существует три основных подхода.
1. По кратности воздухообмена
Это упрощенный метод, часто используемый для предварительной оценки. Он основан на нормах СНиП, СП и СанПиН, которые устанавливают, сколько раз в час должен полностью смениться воздух в помещении.
Формула:
L = V * n
Где:

• L — требуемый воздухообмен, м³/ч;
• V — объем цеха, м³;
• n — нормативная кратность воздухообмена, ч⁻¹ (берется из таблиц для вашего типа производства).

*Пример: Для цеха объемом 5000 м³ с незначительными вредностями (n=2) потребуется L = 5000 * 2 = 10 000 м³/ч.*
2. По удалению вредных веществ
Это наиболее точный и приоритетный метод для промышленных цехов. Расчет основан на разбавлении конкретных вредностей (теплота, газы, пыль) до предельно допустимых концентраций (ПДК).
Формула (для вредных веществ):
L = G / (C_пдк - C_прит)
Где:

• G — количество вредного вещества, выделяющегося в цехе, мг/ч;
• C_пдк — предельно допустимая концентрация вредного вещества, мг/м³;
• C_прит — концентрация этого же вещества в приточном воздухе (обычно принимается равной 0 или фоновой).

Формула (для избыточного тепла):
L = Q_изб / (c * ρ * (t_уд - t_прит))
Где:

• Q_изб — избыточное количество тепла, Вт;
• c — удельная теплоемкость воздуха (~1,005 кДж/(кг·°C));
• ρ — плотность приточного воздуха, кг/м³ (~1,2 кг/м³);
• t_уд — температура удаляемого воздуха, °C;
• t_прит — температура приточного воздуха, °C.

3. По количеству работников
Если основным вредным фактором является присутствие людей (например, в сборочных цехах):
Формула:
L = N * L_норм
Где:

• N — количество работников;
• L_норм — норма приточного воздуха на одного человека (по СанПиН, обычно 30-60 м³/ч, но для цехов с тяжелой работой может быть больше).

Шаг 3: Сводный расчет и выбор максимального значения
После выполнения расчетов каждым методом, выбирается наибольшее из полученных значений воздухообмена. Именно оно и станет производительностью вашей системы вентиляции.
Пример сводной таблицы:

Шаг 4: Расчет и распределение воздуховодов

1. Аэродинамический расчет: Определяется сечение (прямоугольное или круглое) и длина воздуховодов. Цель — подобрать такие размеры, чтобы скорость воздуха в магистральных каналах составляла 6-12 м/с, а в ответвлениях — 4-6 м/с. Это предотвратит шум и избыточное сопротивление.
2. Подбор количества и расположения приточных и вытяжных устройств: Они должны обеспечивать равномерный приток чистого и удаление загрязненного воздуха по всей площади цеха, не создавая «мертвых зон».

Шаг 5: Подбор оборудования
На основе итогового воздухообмена (L) и общего аэродинамического сопротивления сети (ΔP) подбирается основное оборудование:

• Приточная установка: Должна иметь производительность не менее L и создавать давление, превышающее ΔP.
• Вентиляторы: Выбираются по тем же параметрам.
• Нагреватель (калорифер): Рассчитывается по формуле P = L * c * ρ * (t_внут - t_нар) / 3600, где P — мощность нагрева, кВт.
• Фильтры, шумоглушители и т.д.

Важные нюансы

• Баланс: Количество приточного и вытяжного воздуха должен быть сбалансирован. В «грязных» цехах часто делают отрицательный баланс (вытяжка > притока), чтобы предотвратить распространение вредностей в смежные помещения.
• Зимний и летний режим: Расчеты часто ведутся отдельно для холодного и теплого времени года.
• Проектирование: Расчет вентиляции — сложная инженерная задача, которую лучше доверить профессионалам. Данная статья — руководство для понимания процесса, но не замена полноценному проекту.

Заключение
Точный расчет вентиляции производственного цеха — это системная работа, основанная на тщательном анализе всех вредных факторов и применении правильных формул. Следуя этому пошаговому руководству, вы сможете оценить масштаб задачи и грамотно сформулировать техническое задание для проектировщиков, что гарантирует создание эффективной и безопасной системы.