Принцип работы вытяжной вентиляции разных видов, расчет и выбор места установки

Вытяжная вентиляция удаляет отработанный воздух из помещений, в которых есть источники загрязнения. Комплектация и характеристики вытяжной установки меняются в зависимости от назначения объекта. Вытяжные системы вентиляции успешно работают на производстве, складах, на кухнях и в курительных. Читайте далее о том, как рассчитать вытяжную вентиляцию, о видах и принципах ее работы.

Общеобменная и локальная

Один из определяющих параметров для систем вытяжной вентиляции это область действия. По данному признаку различают локальную и общую вытяжные вентиляции.

Общеобменная вытяжная вентиляция охватывает своим действием объем всех помещений в здании. В качестве примера можно привести знакомую всем вытяжную вентиляцию в квартирах. Вытяжные решетки расположены в верхней части кухни и санузла, через них должен вытягиваться отработанный воздух из всей квартиры. Общая вытяжная вентиляция эффективно эксплуатируется в жилищном строительстве, хранилищах, спортивных и оздоровительных объектах, в магазинах и торговых центрах. То есть там, где концентрация вредностей в воздухе невелика и они равномерно растворены по всему объему комнаты.

Общеобменный вид вытяжной вентиляции обустраивается когда:

• в воздух помещения проникают опасные вещества, потому что станки и механизмы нельзя герметизировать;
• нет конкретных точек выделения опасных веществ;
• локальные вытяжки не справляются.

Общеобменная вытяжная вентиляция уменьшает содержание опасных видов примесей в воздухе всего помещения до предельно допустимых концентраций.

Локальная или местная система вытяжной вентиляции необходима там, где вредные или опасные вещества выделяются в воздух точечно. Она обеспечивает нормальные условия для рабочих прямо на их рабочем месте. Сюда подводятся вытяжные трубы, которые собирают пыль, горячий воздух, дым, ядовитые испарения и выносят, не давая им распространиться. Наглядный пример локальной вытяжной системы вентиляции — механические вытяжки на кухнях. Оборудование местной системы вытяжной вентиляции значительно дешевле, нежели общеобменной, а количество удаляемого воздуха меньше. А это значит, оборудование более экономично. Но если загрязнения рассредоточены в воздухе, система локальной вытяжной вентиляции малоэффективна.

Естественная и принудительная

Принцип работы любой системы вытяжной вентиляции заключается в эвакуации отработанного воздуха. Для его реализации используются различные методы. Система вытяжной вентиляции может быть естественной или принудительной. Когда перемещение воздушных масс происходит согласно законам природы, вентиляция называется естественной. В механической вытяжной вентиляции воздух перемещается только посредством оборудования. Механическая вентиляция полностью автоматизируется, объем вытяжки и притока заранее известны и соответствуют расчетным нормам.

Преимущества и недостатки естественной вентиляции

Основной плюс естественной вытяжной вентиляции в квартире — дешевизна. Обустройство ее не требует серьезных затрат, а эксплуатация совершенно бесплатна, никакого оборудования для воздухообмена не требуется. Второе преимущество — комплектующие для вытяжной вентиляции не занимают много пространства.

Серьезный недостаток такого вида вытяжной вентиляции — непредсказуемость и неуправляемость ее работы. Движение воздуха происходит за счет разницы показателей воздуха на концах вытяжных труб. Поэтому при определенных условиях тяги может не быть.

Когда дома холоднее, чем на улице, вытяжная вентиляция может превратиться в приточную, затягивая снаружи воздух в квартиру. По этой причине естественная вентиляция устанавливается в жилых помещениях и реже в промышленных.

На производстве, где требуется гарантированный отток воздуха, такой принцип работы вытяжной вентиляции не достаточно эффективен и может быть даже опасным.

Расчет вытяжной вентиляции

Расчет вытяжной и приточной вентиляции промышленных помещений начинается с выявления источников ядовитых или взрывоопасных выделений. Далее рассчитывается расход приточного и вытяжного воздуха, достаточного для обеспечения санитарных норм. Если в помещении нет источников вредных веществ, расчет вытяжной вентиляции ограничивается формулой:

O=m * n,

здесь: О — объем воздуха, регламентированный санитарными нормами; m — расход свежего воздуха на одного рабочего в час; n — количество сотрудников.

Величина m определяется СНиП на каждого сотрудника:

• при наличии проветривателей m=30 кубометров в час;
• без притока воздуха m=60 кубометров в час.

Если в процессе производства выделяются вредные или опасные вещества, при расчетах учитывается их количество и необходимость подачи свежего воздуха для дыхания рабочих.

Зачастую вредные вещества выделяются по всему объему цеха и необходимо уменьшить их концентрацию до ПДК в месте нахождения людей, после чего отвести с помощью механической вытяжной вентиляции. Нормы ПДК можно найти в специальной литературе, для каждого вредного вещества существует свой порог. Рассчитаем объем свежего воздуха, необходимый для разбавления до ПДК:

О=Мв\(Ко-Кп),

здесь: Мв — вес вредного вещества, поступающего в воздух за 1 час; Ко — удельная концентрация вредного вещества в воздухе помещения; Кп — концентрация вредного вещества в приточке. Зная необходимый объем воздуха, можно подобрать мощность двигателя для вытяжной вентиляции.

Если в цеху выделяется несколько вредных веществ, расчеты выполняются по каждому из них отдельно и потом суммируются. Для определения общего воздушного баланса помещения складываются расходы всех местных вытяжных вентиляций для пайки и суммарный приток.

Чтобы определить количество приточного воздуха, рассчитываем излишки теплоты:

W=Ol + [3,6q — c * Ol(Tr — Tp)/c(T1-Tp)],

здесь: Ol — объем удаляемого локальными вытяжками воздуха; q — количество тепла, выделяемого станками и продукцией; c — теплоемкость, берется из справочника, равняется 1,2; Tr — температура удаляемого из рабочей зоны воздуха; Tp — температура притока; T1 — температура удаляемого из всего помещения воздуха.

Естественного типа

Рассмотрим, как рассчитать вытяжную вентиляцию естественного типа. При таком виде воздухообмена отработанный воздух вытягивается через шахты. На его смену через специально оборудованные или стихийно возникающие щели поступает свежий воздух с улицы.

Рассчитываем разность давлений на концах вытяжного канала в Паскалях:

∆H=g*L(Ωh-Ωb),

здесь: g — 9,8 — ускорение свободного падения, L — длина воздуховода, Ωh — плотность воздуха на улице, Ωb — плотность воздуха в воздуховоде.

При аэрации в помещение проникает количество воздуха, определяемое по формуле:

O=3,6*Q/(tv—tp),

здесь: 3,6 — удельная теплоемкость, Q — суммарный теплоприток, tv — температура выдува, tp — температура притока.

Для самого длинного воздуховода рассчитывается потеря давления, равная суммарной потере давлений всех отрезков.

На одном участке потеря давления вычисляется так:

P=r*L + z,

здесь r — потеря давления на отрезке, L — длинна отрезка воздуховода, z — потери от сопротивления.

Оборудование для локальной вытяжной вентиляции

Укрытия для комплектации вытяжной вентиляции делятся на три категории:

• расположенные снаружи источника загрязнения;
• полностью перекрывающие источник выделения;
• передувки.

Очень эффективен метод локализации вредных выделений с помощью укрытий, накрывающих источник. Но технологический процесс не всегда позволяет использовать такой принцип работы вытяжной вентиляции. Другие устройства вытяжной локальной вентиляции:

• вытяжные шкафы;
• отсосы;
• вытяжные зонты;
• отсосы бортового, фасонного и витринного типов;
• удаление выделений непосредственно из полостей станков;
• капсулирование (станок устанавливается в капсулу).

Отсос должен вытягивать вредные примеси с наименьшим расходом воздуха. На производстве часто используются отсосы, например, в качестве местной вытяжной вентиляции для пайки. Важное условие: комплектующие для вытяжной вентиляции должны обеспечивать доступ к станкам, не мешая работе сотрудников.

Вытяжной зонт — наиболее распространенный пример отсосов. Зонты устанавливают для сбора опасных примесей, поднимающихся вверх, например, в качестве местной вытяжной вентиляции столов для пайки. Вытяжные зонты могут работать на принудительной или естественной тяге.

Вытяжной шкаф наилучшим образом удаляет вредные вещества, создавая минимальный обмен воздуха. Шкафы бывают:

• с верхним отсосом для сбора влажного и горячего воздуха;
• с нижним и комбинированным отсосами для сбора тяжелых паров и газов;
• с боковым отсосом и вентилятором типа «улитка» для сбора пыли.

Двигатель и вентилятор для вытяжной вентиляции создают завихрение воздуха, не позволяя пыли распространиться по помещению. В качестве примера можно привести вытяжную вентиляцию на сварочном посту. Для сварки небольших деталей на постах оборудуются вытяжные вентиляционные шкафы с верхним отсосом и надвижным укрытием.

При работе с неядовитыми веществами скорость движения воздуха на входе в устройство должна составлять:

• 0,6 — 0,7 м\сек,
• до 1,1-1,5 м\сек для отсоса ядовитых примесей (в том числе паров тяжелых металлов).

Всасывающие панели целесообразно использовать, когда в воздух выделяются пыль, ядовитые газы и тепло. Панель размещают так, чтобы поток ядовитых веществ проходил как можно дальше от лица сотрудника и воздуховодами соединяют с двигателем вытяжной вентиляции. Панели устанавливаются, например, в качестве вытяжной вентиляции сварочных постов, где работают с крупными изделиями. Панели двух- или одностороннего всасывания, навешивают на расстоянии не более 3,5 м от места сварки. Для всасывающей панели скорость движения воздуха должна быть:

• при работе с горячей пылью 3,6 — 4,5 м\сек;
• при работе с ядовитыми, непыльными выделениями — 2,1 — 3,5 м\сек.

Каждый квадратный метр панели должен вытягивать 3300 кубометра воздуха в час.

Бортовые отсосы применяют в тех случаях, когда объект выделения вредностей удерживается вертикальными подъемниками, то есть пространство выше него нельзя занимать. Например, в гальванических цехах вредные вещества стелются над поверхностью раствора, налитого в ванну и постепенно засасываются в щель отсоса. Бортовые отсосы — это воздуховоды с узкими входными отверстиями диаметром до 100 мм, расположенные по краям ванны.

Расчет параметров локальных вытяжных устройств

Для всасывания вредностей непосредственно в месте их выброса на производстве чаще всего устанавливают отсосы в форме зонтов. Если поставщик оборудования не поставляет зонты, их делают, руководствуясь чертежом:

Перед тем, как рассчитать зонт для вытяжной вентиляции, необходимо определить:

• диаметр (d) или размеры площади выброса(a x b);
• скорость всасывания воздуха в зонт(Vз);
• скорость движения воздуха в рабочей зоне(Vв);
• высоту монтажа зонта над источником загрязнений(Z).

Очень важным показателем, определяющим эффективность забора загрязнений, является высота монтажа зонта. Поэтому желательно навесить его как можно ниже.

Рассчитываем размеры зонта:

A=0,8*Z+a, B=0,8*Z+b или D=0,8*Z+d,

Чтобы по краям улавливающего устройства не формировались зоны застоя, угол раскрытия должен быть меньше 60 градусов. В очень низких помещениях разрешается увеличить угол раскрытия до 90 градусов. Высота нижней кромки зонта должна составлять над полом не более 180 см. Если в помещении скорость движения воздуха более 0,4 м\сек, зонт оборудуется откидными шторами, с трех сторон отсекающий поток загрязненного воздуха. Приведенные выше расчеты помогут предварительно подобрать оборудование, определиться с ценой. Но для того, чтобы детально рассчитать вытяжную вентиляцию, необходимо обратиться к специалисту.

Вытяжная вентиляция своими руками

Проще всего оборудовать вытяжную вентиляцию своими руками в частном доме. Из каждого вентилируемого помещения строго вертикально протягиваем вытяжной канал. Повороты и изгибы уменьшают тягу. Также негативно влияют на скорость воздуха любые выступы, неровности и изменение диаметра вентиляционной трубы. Заканчивается канал над крышей дома. Сечение вытяжного канала должно быть не менее 100 кв. см, желательно рассчитать его точнее. Более эффективны круглые вытяжные каналы, так как они создают меньшее сопротивление воздуху (чем меньше длина периметра, тем меньше сопротивление).

Если обустраивать вытяжную вентиляцию дома своими руками на стадии его строительства, можно спрятать шахты в стенах. В противном случае придется дополнительно бурить перекрытия, протягивать трубы или пристраивать кирпичный короб для шахты.

Выход шахты над крышей оформляется своими руками вытяжным вентиляционным зонтиком, который прикрывает отверстие от осадков и сора. Вместо зонта целесообразно установить дефлектор. Стоит он немного дороже, зато усиливает тягу в шахте.

Механическая вытяжная система

Системы вытяжной вентиляции производят отечественные и зарубежные фирмы: WentMashine, Alfa Vent. Так, WentMashine производит системы вытяжной вентиляции из европейских комплектующих.

Таблица 1. Характеристики вытяжного блока BW-700

Стоимость систем вытяжной вентиляции от производителя 33-129 тысяч рублей в зависимости от мощности. В квартирах и загородных домах вытяжные вентиляционные установки применять нецелесообразно. Ведь необходимо одновременно обеспечить полноценный приток воздуха с улицы. С этой задачей не могут справиться бытовые приточные клапаны и оконные проветриватели.

Механическая вытяжная вентиляция с мощным двигателем и системой воздуховодов приемлема для торговых, общественных и производственных помещений, где в комбинации с приточной установкой создает полноценный воздухообмен.

Видео о том, как своими руками оборудовать вытяжную вентиляцию мастерской: