O ar dentro de edifícios industriais é muito mais poluído do que em apartamentos e casas particulares. Os tipos e a quantidade de emissões nocivas dependem de muitos fatores - a indústria de produção, o tipo de matéria-prima, o equipamento tecnológico usado etc. É bastante difícil calcular e projetar a ventilação de instalações industriais, o que remove toda a nocividade. Vamos tentar apresentar em um idioma acessível os métodos de cálculo prescritos nos documentos regulamentares.
Algoritmo de design
A organização da troca aérea dentro de um edifício público ou na produção é realizada em várias etapas:
- A coleta de dados iniciais - as características da estrutura, o número de trabalhadores e a gravidade do trabalho, as variedades e a quantidade de riscos gerados, a localização dos locais de alocação. É muito útil entender a essência do processo.
- A escolha do sistema de ventilação da oficina ou escritório, o desenvolvimento de esquemas. Três requisitos básicos são apresentados para decisões de projeto - eficiência, conformidade com os padrões SNiP (SanPin) e viabilidade econômica.
- Cálculo da troca de ar - determinação do volume de suprimento e ar de exaustão de cada ambiente.
- Cálculo aerodinâmico de dutos de ar (se houver), seleção e colocação de equipamentos de ventilação. Esclarecimento dos esquemas de fornecimento e remoção de ar poluído.
- Instalação de ventilação de acordo com o projeto, partida, operação e manutenção adicionais.
Nota. Para uma melhor compreensão do processo, a lista de trabalho é bastante simplificada. Em todas as etapas do desenvolvimento da documentação, são necessárias várias aprovações, esclarecimentos e exames adicionais. O engenheiro de design trabalha constantemente em conjunto com os tecnólogos da empresa.
Estamos interessados nos pontos 2 e 3 - a escolha do esquema ideal de troca de ar e a determinação do fluxo de ar. Aerodinâmica, instalação de dutos e equipamentos de ventilação são tópicos abrangentes de outras publicações.
Tipos de sistemas de ventilação
Para organizar adequadamente a atualização do ambiente aéreo da sala, você precisa escolher o melhor método de ventilação ou uma combinação de várias opções. O esquema de classificação dos sistemas de ventilação existentes organizados em produção é mostrado de forma simplificada abaixo no diagrama estrutural.
Explique cada tipo de troca de ar com mais detalhes:
- A ventilação natural desorganizada inclui ventilação e infiltração - a penetração do ar através dos narthexes das portas e outras lacunas. O fornecimento organizado - aeração - é feito das janelas através de defletores de escape e luzes antiaéreas.
- Os ventiladores auxiliares de teto e teto aumentam a intensidade das trocas durante o movimento natural das massas de ar.
- Um sistema mecânico envolve a distribuição e extração forçada de ar pelos ventiladores através de dutos de ar. Isso também inclui ventilação de emergência e vários escapamentos locais - guarda-chuvas, painéis, abrigos, exaustores.
- Ar condicionado - trazendo o ar da oficina ou escritório para as condições necessárias. Antes de ser introduzido na área de trabalho, o ar é limpo por filtros, umidificado / seco, aquecido ou resfriado.
Referência. De acordo com a documentação normativa, a parte inferior do volume da oficina a 2 metros de altura do chão, onde as pessoas estão constantemente localizadas, refere-se à zona de serviço (de trabalho).
Freqüentemente, a ventilação mecânica é combinada com o aquecimento do ar - no inverno, o fluxo da rua aquece até a temperatura ideal, os radiadores de água não são instalados. O ar quente contaminado é enviado para o recuperador, onde fornece 50-70% do calor para a entrada.
Uma combinação das opções listadas permite alcançar a máxima eficiência operacional a um preço moderado do equipamento. Exemplo: na oficina de soldagem, é permitido projetar aeração natural, desde que cada estação esteja equipada com um escape local forçado.
Dicas de seleção
Instruções diretas sobre o desenvolvimento de esquemas de troca aérea fornecem padrões sanitários e industriais, nada precisa ser inventado ou inventado. Os documentos são desenvolvidos separadamente para prédios públicos e diversos setores - metalúrgico, químico, de restauração e outros.
Exemplo. Ao desenvolver a ventilação de uma oficina de soldagem a quente, encontramos o documento “Regras sanitárias para soldagem, revestimento e corte de metais”, lemos a seção 3, parágrafos 41-60. Estabelece todos os requisitos para ventilação local e geral, dependendo do número de funcionários e do consumo de materiais.
A ventilação de suprimento e exaustão de instalações industriais é selecionada de acordo com a finalidade, viabilidade econômica e de acordo com as normas aplicáveis:
- Nos prédios de escritórios, é habitual realizar trocas de ar naturais - aeração, ventilação. Com o aumento da aglomeração, é fornecida a instalação de ventiladores auxiliares ou a troca de ar é organizada com motivação mecânica.
- Nas oficinas de construção de máquinas, reparo e laminação de grandes tamanhos, organizar a ventilação forçada será muito caro. O esquema geralmente aceito: escape natural através de luzes ou defletores antiaéreos, o fluxo de entrada é organizado a partir de travessas abertas. Além disso, no inverno, as janelas superiores se abrem (altura - 4 m), no verão - mais baixas.
- Quando são liberados vapores tóxicos, perigosos e prejudiciais, não são permitidos arejamento e ventilação.
- Nos locais de trabalho perto de equipamentos aquecidos, é mais fácil e mais correto estrangular as pessoas com ar fresco do que atualizar constantemente toda a oficina.
- Em pequenas indústrias com um pequeno número de fontes de poluição, é melhor instalar sucção local na forma de guarda-chuvas ou painéis, e ventilação geral deve ser fornecida.
- Nos prédios de produção com um grande número de trabalhos e fontes de emissões perigosas, é necessário realizar uma poderosa troca de ar forçado. Cercar 50 ou mais capuzes locais é impraticável, a menos que tais eventos sejam ditados pelas regras.
- Nos laboratórios e salas de trabalho das fábricas de produtos químicos, toda a ventilação é mecânica e a reciclagem é proibida.
Nota. Reciclagem - devolvendo parte do ar selecionado de volta à oficina para economizar calor (no verão - frio) gasto no aquecimento. Após a filtração, essa parte é misturada com o fluxo da rua fresco em várias proporções.
Como não é realista considerar todas as variedades de produção no âmbito de uma publicação, delineamos princípios gerais para o planejamento da troca aérea. Uma descrição mais detalhada é apresentada na literatura técnica relevante, por exemplo, um livro de O. D. Volkov “Design de ventilação de um edifício industrial”. A segunda fonte confiável é o ABOK Engineers Forum (http://forum.abok.ru).
Métodos para calcular a troca de ar
O objetivo dos cálculos é determinar a vazão do ar de suprimento. Se capuzes pontuais são usados na produção, a quantidade de mistura de ar removida pelos guarda-chuvas é adicionada ao volume de entrada recebido.
Para referência. Os dispositivos de exaustão têm muito pouco efeito no movimento dos fluxos dentro do edifício. Os jatos de ar de suprimento ajudam a indicar a direção certa.
Segundo o SNiP, o cálculo da ventilação de uma sala de produção é realizado de acordo com os seguintes indicadores:
- excesso de calor proveniente de equipamentos e produtos aquecidos;
- vapor de água saturando o ar da loja;
- emissões nocivas (tóxicas) sob a forma de gases, poeira e aerossóis;
- o número de funcionários.
Um ponto importante. Em salas de serviço público e em várias salas domésticas, a estrutura reguladora também prevê o cálculo da multiplicidade de trocas.Você pode se familiarizar com a metodologia e usar a calculadora on-line nesta página.
Idealmente, a taxa de entrada é considerada para todos os indicadores. O maior dos resultados obtidos é aceito para o desenvolvimento subsequente do sistema. Uma ressalva: se forem liberados 2 tipos de gases perigosos que interagem entre si, a entrada é calculada para cada um deles e os resultados são resumidos.
Consideramos o fluxo de calor
Antes de realizar os cálculos, é necessário executar um trabalho preparatório para coletar os dados de origem:
- descubra a área de todas as superfícies quentes;
- descubra a temperatura de aquecimento;
- calcular a quantidade de calor liberado;
- determine a temperatura do ar na área de trabalho e além (acima de 2 m acima do piso).
Na prática, o problema é resolvido em conjunto com o engenheiro de processos da empresa, que fornece informações sobre equipamentos de produção, características do produto e os meandros do processo de fabricação. Conhecendo esses parâmetros, execute o cálculo de acordo com a fórmula:
Explicação dos símbolos:
· L - o volume desejado de ar fornecido pelas unidades de fornecimento ou penetrando através de travessas, m³ / h;
- Lwz - a quantidade de ar retirado da área de serviço por sucção pontual, m³ / h;
- Q - a quantidade de calor, W;
- c é a capacidade térmica da mistura de ar, tomada igual a 1,006 kJ / (kg ° C);
- Estanho é a temperatura da mistura fornecida à oficina;
- Tl, Twz - temperatura do ar acima da área de trabalho e dentro dela.
O cálculo parece complicado, mas se houver dados, ele será executado sem problemas. Exemplo: o fluxo de calor interno Q é de 20.000 W, os painéis de exaustão removem 2.000 m³ / h (Lwz) de temperatura externa + 20 ° C, no interior - mais 30 e 25, respectivamente. Consideramos: L = 2000 + [3,6 x 20000 - 1,006 x 2000 (25 - 20) / 1,006 (30 - 20)] = 8157 m³ / h.
Vapor de água em excesso
A fórmula a seguir praticamente repete a anterior, apenas os parâmetros de calor são substituídos por símbolos de umidade:
- W - a quantidade de vapor de água proveniente de fontes por unidade de tempo, gramas / hora;
- Din - teor de umidade no influxo, g / kg;
- Dwz, Dl - teor de umidade do ar da área de trabalho e da parte superior da sala, respectivamente;
- a notação restante é como na fórmula anterior.
A complexidade do método está na obtenção dos dados de origem. Quando a instalação é construída e a produção está em execução, as leituras de umidade não são difíceis de determinar. Outra questão é calcular as emissões de vapor dentro da oficina na fase de projeto. O desenvolvimento deve ser realizado por 2 especialistas - um engenheiro de processo e um projetista de sistemas de ventilação.
Poeira e emissões perigosas
Nesse caso, é importante estudar bem os meandros do processo. A tarefa é compilar uma lista de perigos, determinar sua concentração e calcular a taxa de fluxo de ar limpo fornecido. Fórmula de liquidação:
- Mpo - massa de substância ou pó nocivo emitido por unidade de tempo, mg / hora;
- Qin é o conteúdo desta substância no ar da rua, mg / m³;
- Qwz - concentração máxima admissível (CPM) de nocividade no volume da zona atendida, mg / m³;
- Ql - concentração de aerossol ou poeira na parte restante da oficina;
- a decodificação da notação L e Lwz é dada na primeira fórmula.
O algoritmo de operação de ventilação é o seguinte. A quantidade estimada de entrada é enviada para a sala, diluindo o ar interno e diminuindo a concentração de poluentes. A parcela local de substâncias nocivas e voláteis é absorvida pelos guarda-chuvas locais localizados acima das fontes, e uma mistura de gases é removida por um capuz mecânico.
Número de pessoas que trabalham
A metodologia é usada para calcular a entrada em escritórios e outros edifícios públicos onde não há poluentes industriais. Você precisa descobrir o número de empregos permanentes (indicado pela letra latina N) e usar a fórmula:
O parâmetro m mostra o volume de mistura limpa de ar alocada para 1 local de trabalho. Em escritórios ventilados, o valor de m é considerado em 30 m³ / h, totalmente fechado - 60 m³ / h.
Comente.Somente empregos permanentes em que os funcionários ficam pelo menos 2 horas por dia são levados em consideração. O número de visitantes não importa.
Cálculo de um guarda-chuva local
A tarefa da sucção local é remover gases e poeira nocivos na fase de extração, diretamente da fonte. Para alcançar a máxima eficiência, você precisa escolher o tamanho certo do guarda-chuva, dependendo das dimensões da fonte e da altura da suspensão. O método de cálculo é mais conveniente considerar com referência ao desenho da sucção.
Decifre as letras no diagrama:
- A, B - as dimensões desejadas do guarda-chuva no plano;
- h é a distância do bordo inferior do afastador à superfície da fonte de emissão;
- a, b - o tamanho do equipamento sobreposto;
- D é o diâmetro do duto de ventilação;
- H - altura da suspensão, tirada não mais que 1,8 ... 2 m;
- α (alfa) - o ângulo de abertura do guarda-chuva, idealmente, não excede 60 °.
Primeiro, calculamos as dimensões da sucção em termos de fórmulas simples:
Além disso, pelo método de seleção, determinamos o ângulo de abertura e procedemos ao cálculo do fluxo de ar de admissão:
- F é a área da parte larga do guarda-chuva, calculada como A x B;
- ʋ - velocidade do fluxo de ar na seção do medidor, para gases e poeira não tóxicos, tomamos 0,15 ... 0,25 m / s.
Nota. Se for necessário eliminar riscos tóxicos, as normas exigem o aumento da velocidade do fluxo de escape para 0,75 ... 1,05 m / s.
Sabendo a quantidade de ar aspirado, não é difícil escolher um ventilador de canal com a capacidade necessária. A seção transversal e o diâmetro do duto de exaustão são determinados pela fórmula inversa:
Conclusão
Projetar redes de ventilação é tarefa de engenheiros experientes. Portanto, nossa publicação é apenas para orientação, explicações e algoritmos de cálculo são um pouco simplificados. Se você deseja entender completamente os problemas de ventilação das instalações no local de trabalho, recomendamos que você estude a literatura técnica relevante, não há outra maneira. Finalmente - uma metodologia para calcular o aquecimento do ar no vídeo.