Алгоритм расчета кратности воздухообмена в лаборатории

Необходимость проведения вентиляции в лаборатории обозначена большим количеством требований к условиям работы людей, которые связаны с различными химикатами. И основное требование – это высокая безопасность. Поэтому на стадии разработки проекта строительства учитываются в обязательном порядке такие показатели, как воздухообмен помещений и мощность устанавливаемого вентиляционного оборудования.

Особенности определения количества приточного воздуха в жилых и административных зданиях

Помещения в зданиях жилого или административного назначения служат для жизнедеятельности и работы человека. Расчет потребного воздухообмена в таких случаях выполняется по количеству человек, постоянно или с высокой периодичностью находящихся в помещении. В соответствии с нормативными документами количество свежего воздуха на каждого человека составляет 30 м3/ч в том случае, если комната проветривается. Когда такой возможности нет, воздуха придется подать вдвое больше (60 м3/ч на 1 человека).

Виды производственного микроклимата.

Чтобы обеспечить такие небольшие расходы, в помещениях этих зданий организовывают приточно-вытяжную вентиляцию с естественным побуждением, это и есть главная их особенность. Зная количество людей в каждой комнате, вычисляют общий расход свежего воздуха по формуле: L=N*m.

Здесь:

  • L – количество воздуха, которое требуется подать в каждую комнату (м3/ч);
  • N – число людей в помещении (чел.);
  • m – расход свежего воздуха на 1 человека за 1 час в соответствии с нормами.

Для организации воздухообмена устраивается естественная вытяжка с помощью вертикальной шахты, верхняя часть которой выходит на кровлю. Канал может находиться в толще стены или в виде вертикального воздуховода снаружи. За счет перепада высот и давлений в нем возникает тяга, величину которой вычисляют по формуле: L=3600ϑ*S, где:

  • ϑ – скорость воздушного потока в вертикальной шахте (для естественной вытяжки принимается м/с);
  • L – расход воздуха (м3/ч);
  • S – площадь проходного сечения шахты (м2).

Схемы воздухообмена.

Приток свежих воздушных масс в помещения обеспечивается из коридоров через дверные проемы, для этого между порогом и полотном выполняется зазор шириной в 10-20 мм. В коридоры и холлы воздух проходит через наружные дверные проемы либо специальные приточные устройства. В отдельных случаях для обеспечения притока на все здание устанавливается приточная вентиляционная установка, подающая обработанный воздух из улицы в коридоры. Производительность ее равна сумме потребного воздухообмена для всех помещений.

Для общественных зданий специального назначения, таких, как больницы, школы, детские сады, нормативами также установлено минимальное количество воздуха в расчете на 1 человека. Однако в этих заведениях имеются помещения, в которых происходят приготовление пищи, лечение и манипуляции с пациентами, есть душевые и туалетные комнаты. Для них нормативная документация прописывает количество свежих воздушных масс по кратности. Эта величина безразмерная и указывает на то, сколько раз воздух в комнате полностью будет заменен новым в течение одного часа. Расчетная формула в этом случае выглядит так: L=V*k.

В этой формуле:

  • L – расчетный объем воздуха для подачи в помещение (м3/ч);
  • V – объем комнаты по внутренним обмерам (м3);
  • k – показатель кратности за 1 час, принимается по нормативным документам.
Читайте также:  Вентиляция в гараже своими руками: схема, фото и рекомендации

Для каждого вида общественного здания существуют свои строительные и санитарно-гигиенические нормы, которыми и надо руководствоваться при определении кратности воздухообмена.

От чего зависит кратность воздухообмена

При определенных значениях воздухообмен вычисляют по нормативной кратности. В не зависимости от вида помещения формула для расчета воздухообмена по кратности будет одинаковой:

L = Vпом ⋅ Kp  (м3/ч),

где Vпом — объем помещения, м3; Kp — нормативная кратность воздухообмена, 1/ч.

От чего зависит кратность воздухообмена

Объем помещения должен быть известен, в то время как число кратности регламентируется нормами. К ним относятся строительные нормы СНиП , санитарно-гигиенические нормы и другие.

 

Значения кратности воздухообмена

Вентиляция химической лаборатории

Вентиляция химической лаборатории – это комплексный подход к решению поставленных задач, в который входят общая система воздуховодов с вытяжками, размещенных по всему пространству помещений, плюс вытяжные шкафы, в которых проводятся эксперименты. Общая вентиляция должна отвечать требованиям:

  1. Объем воздуха в лаборатории должен меняться 12-20 раз за один час. При этом учитывается статический объем, когда вся система не работает. Исходя из этого, подбирается и вентиляционное оборудование по мощности и производительности.
  2. Вытяжная часть вентиляционной системы – это центральный канал, от которого отходят локальные участки, распределенные по рабочим зонам.
  3. На выходе устанавливаются специальные фильтры, с помощью которых улавливаются химикаты в виде пыли, паров и конденсата.
  4. В химических лабораториях можно использовать и вытяжную систему, и приточную, работающих, как отдельные части. При этом важно добиться при монтаже, чтобы загрязненный воздух не смешивался с чистым в процессе эксплуатации схемы.

Вентиляция эмбриологических лабораторий

Эмбриологическое оборудование отличается повышенной чувствительностью к условиям окружающей среды, поэтому вентиляционные системы эффективны только при соблюдении определенных требований:

  1. Правила расчета воздухообмена в помещениях для изучения эмбриологии устанавливают наличие специальной многоуровневой системы очистки и рекуперации воздушных масс. В приточной и вытяжной системах применяются фильтры с активированным углем, благодаря которым вентиляция способна улавливать летучие органические соединения.
  2. Фильтры в воздуховодах лаборатории заменяются со временем. Расчеты времени замены зависят от размера помещения, его назначения и других параметров.

Эмбриологическая лаборатория необходимо защитить от проникновения вредных веществ и болезнетворны бактерий извне, поэтому не допускается использование естественного притока воздуха, системам фильтрации воздуха уделяется повышенное внимание.

Вентиляция эмбриологических лабораторий

Испытания эффективности вытяжки и проверка микроклимата в лаборатории проводится до начала работ с эмбрионами. Кратность обмена воздуха, температура, влажность и т.п. должны соответствовать расчетам и проверяться методом систематических замеров.

В эмбриологическую лабораторию ни в коем случае не должны попасть болезнетворные микроорганизмы.

Следует помнить: нельзя допускать, чтобы в эмбриологическую лабораторию попадали болезнетворные микроорганизмы

Подбор сечения воздуховода

Теперь, когда мы посчитали воздухообмен, можем выбрать схему реализации системы вентиляции и произвести расчет воздуховодов системы вентиляции.

В системах вентиляции используют два типа жестких воздуховодов – круглые и прямоугольные. В прямоугольных воздуховодах, для уменьшения потерь давления и снижению шума, соотношение сторон должно не превышать значение три к одному (3:1). При выборе сечения воздуховодов нужно руководствоваться тем, что скорость в магистральном воздуховоде должна быть до 5 м/с, а в ответвлениях до 3 м/с. Рассчитать размеры сечения воздуховода можно определяются по диаграмме приведенной ниже.

Диаграмма зависимости сечения воздуховодов от скорости и расхода воздуха

На диаграмме горизонтальные линии отображают значение расхода воздуха, а вертикальные линии – скорость. Косые линии соответствуют размерам воздуховодов.

Читайте также:  Советы по выбору вентиляционной установки

Подбираем сечение ответвлений магистрального воздуховода (которые заходят непосредственно в каждую комнату) и самого магистрального воздуховода для подачи воздуха расходом L=360 м3/час.

Если воздуховод с естественной вытяжкой воздуха, то нормируемая скорость движения воздуха в нем не должна превышать 1м/час. Если же воздуховод с постоянно работающей механической вытяжкой воздуха, то скорость движения воздуха в нем выше и не должна превышать 3 м/с (для ответвлений) и 5 м/с для магистрального воздуховода.

Подбираем сечение воздуховода при постоянно работающей механической вытяжке воздуха.

Подбор сечения воздуховода

Слева и справа на диаграмме обозначены расходы, выбираем наш (360 м3/час). Далее, движемся по горизонтали до пересечения с вертикальной линией соответствующей значению 5 м/с (для максимального воздуховода). Теперь, по линии скорости опускаемся вниз до пересечения с ближайшей линией сечения. Получили, что сечение нужного нам магистрального воздуховода 100х200 мм или Ø150 мм. Для подбора сечения ответвления движемся от о расхода 360 м3/час по прямой до пересечения со скоростью 3 м3/час. Получаем сечение ответвления 160х200 мм или Ø 200 мм.

Эти диаметры будут достаточными при установке только одного вытяжного канала, например на кухне. Если же в доме будет установлено 3 вытяжных вентканала, например в кухне, санузле и ванной комнате (помещения с самым загрязненным воздухом), то суммарный расход воздуха, который нужно отвести мы делим на количество вытяжных каналов, т.е. на 3. И уже на эту цифру подбираем сечение воздуховодов.

По данному графику подобрать сечения на такие небольшие расходы довольно сложно. Мы считаем их в специальной программе. Поэтому, если нужно — спрашивайте, посчитаем.

Естественная вытяжка воздуха. Данная диаграмма подходит только для подбора сечений механической вытяжки. Естественная вытяжка подбирается вручную или же с использованием программ подбора сечений. Опять же, спрашивайте, посчитаем.

Примечание: В нашем примере его не было, но особое внимание следует обратить на помещение плавательного бассейна, когда оно есть в доме. Бассейн это помещение с избыточным количеством влаги и при расчете необходимого воздухообмена требуется индивидуальный подход. Из практики могу сказать, что расход получается не менее восьми крат. Это довольно большой расход и если учесть, что температура приточного воздуха должна быть на 1-2°С выше температуры воды в бассейне, то затраты на нагрев воздуха в зимний период очень велики. Поэтому для помещений плавательных бассейнов более логично использовать системы осушения воздуха. Эти системы работают по такой схеме – осушитель забирает влажный воздух из помещения, пропуская через себя, удаляет из него влагу (путем его охлаждения), после подогревает до заданной температуры и подает назад в помещение. Так же, существуют системы осушения воздуха с возможностью подмеса свежего воздуха.

Схема вентиляции сугубо индивидуальна для каждого дома и зависит от архитектурных особенностей дома, от пожеланий заказчика и т.д. Между тем, есть некоторые условия, которые необходимо соблюдать, и они касаются всех схем без исключения.

Нюанс вентиляции верхних этажей

Второй этаж сложно хорошо вентилировать с помощью естественных потоков – малый перепад высоты для тяги. Если уровень отделен входной дверью, он вентилируется по аналогии с первым. Но, если пространство не перекрыто, то на верхнем этаже организуется индивидуальная вентиляция каждого помещения. Иначе на второй этаж будет затягиваться «грязный» воздух с первого. Вариант сложный по реализации для естественной тяги. Поэтому многоэтажные дома чаще оборудуются механической вентиляцией.

Ушло время, когда комнаты проветривались настежь открытыми окнами. Ведь свежий воздух приносил с собою пыль, шум и холод. Современная вентиляция частного дома незаметна, она только ощущается. Хороший сон, отсутствие сырости и постоянно свежий воздух стоят того, чтобы реализовать правильный воздухообмен.

Устройство общеобменной вентиляции в доме

После того как потребность в притоке и вытяжке для всех комнат дома вычислена одним из вышеописанных методов, следует выбрать тип общеобменной вентиляции: с естественным или механическим побуждением. Первый тип подойдет для квартир, небольших частных домов и офисов. Здесь главную роль будет играть естественная вытяжка, поскольку именно она создает разрежение внутри дома и побуждает воздушные массы перемещаться в свою сторону, затягивая свежие с улицы. В этом случае расчет естественной вентиляции помещения сводится к вычислению высоты вертикальной вытяжной шахты.

Пример вентиляции в жилом доме

Вычисления делают методом подбора, так как вертикальные вытяжные каналы изготавливают стандартных размеров и высоты. Приняв определенное значение высоты шахты, его подставляют в формулу:

р = h (ρН — ρВ)

  • р – гравитационное давление в канале, кгс/м2;
  • h – высота канала, м;
  • ρН – плотность наружного воздуха, в среднем принимается равной кг/м3 при температуре +5ºС;
  • ρВ – плотность воздушной смеси, удаляемой из квартиры, принимается по ее температуре.

При движении воздушных масс в шахте возникает сопротивление трению о ее стенки, сила тяги должна его преодолевать. Расчет и проектирование вертикального канала заключаются в том, чтобы сила тяги в нем была несколько больше сопротивления трению и соблюдалось условие:

Н ≤ 0.9 р

  • р – гравитационное давление в канале, кгс/м2;
  • Н – сопротивление вытяжной шахты, кгс/м2.

Величина Н вычисляется по следующей формуле:

Н = Rh

В этой формуле:

  • R – потери давления на 1 м.п. шахты, является величиной справочной, кгс/м2;
  • h – высота канала, м;

Подставляя в вышеприведенные формулы значения высоты вытяжной шахты, производят вычисления до тех пор, пока условие для функционирования тяги не будет соблюдаться.

Вентиляция с принудительным побуждением

При использовании в организации воздухообмена местных и централизованных вентиляционных установок самым важным показателем остается расход наружных воздушных масс для обеспечения необходимого притока в здание. Если в комнатах устанавливаются местные приточные агрегаты с очисткой и подогревом, то их общая производительность должна равняться объему притока в здание, рассчитанному ранее.

Воздухообмен в помещениях

При подборе производительности приточного агрегата надо учитывать, что не все комнаты располагаются у наружных стен. Установка будет обслуживать не только свой кабинет, но и смежный, расположенный в глубине дома.

Централизованные приточно-вытяжные установки лучше подбирать с помощью специалистов, так как потребуется выполнить достаточно сложный расчет вентиляционных систем

Установка может использовать тепло вытяжного воздуха, нагревая с его помощью уличный, здесь важно правильно подобрать теплообменник

Обработанная воздушная смесь будет раздаваться в помещения через сеть воздуховодов, понадобится определить их параметры (диаметр, протяженность, потери давления). Это нужно для правильного выбора вентиляционного агрегата, который для устойчивой работы системы должен развивать необходимое давление для преодоления всех сопротивлений.