L'air à l'intérieur des bâtiments industriels est beaucoup plus pollué que dans les appartements et les maisons privées. Les types et la quantité d'émissions nocives dépendent de nombreux facteurs - l'industrie de production, le type de matières premières, l'équipement technologique utilisé, etc. Il est assez difficile de calculer et de concevoir la ventilation des locaux industriels, ce qui supprime toutes les nuisances. Nous essaierons de présenter dans une langue accessible les méthodes de calcul prescrites dans les documents réglementaires.
Algorithme de conception
L'organisation des échanges d'air à l'intérieur d'un bâtiment public ou en production se déroule en plusieurs étapes:
- La collecte des données initiales - les caractéristiques de la structure, le nombre de travailleurs et la gravité du travail, les variétés et la quantité de risques générés, la localisation des lieux d'attribution. Il est très utile de comprendre l'essence du processus.
- Le choix du système de ventilation de l'atelier ou du bureau, l'élaboration des schémas. Trois exigences de base sont avancées pour les décisions de conception: efficacité, conformité aux normes SNiP (SanPin) et faisabilité économique.
- Calcul des échanges d'air - détermination du volume d'air soufflé et évacué pour chaque pièce.
- Calcul aérodynamique des conduits d'air (le cas échéant), sélection et placement des équipements de ventilation. Clarification des schémas d'approvisionnement et d'évacuation de l'air pollué.
- Installation de ventilation selon le projet, mise en service, exploitation et maintenance supplémentaires.
Remarque. Pour une meilleure compréhension du processus, la liste de travail est grandement simplifiée. À toutes les étapes de l'élaboration de la documentation, diverses approbations, clarifications et examens supplémentaires sont requis. L'ingénieur de conception travaille constamment en collaboration avec les technologues de l'entreprise.
Nous nous intéressons aux points n ° 2 et 3 - le choix du schéma d'échange d'air optimal et la détermination du débit d'air. L'aérodynamique, l'installation de conduits et d'équipements de ventilation sont des sujets importants d'autres publications.
Types de systèmes de ventilation
Pour organiser correctement la mise à jour de l'air ambiant de la pièce, vous devez choisir la meilleure méthode de ventilation ou une combinaison de plusieurs options. Le schéma de classification des systèmes de ventilation existants disposés en production est présenté sous forme simplifiée ci-dessous dans le schéma de structure.
Expliquez chaque type d'échange d'air plus en détail:
- La ventilation naturelle non organisée comprend la ventilation et l'infiltration - la pénétration de l'air à travers les narthexes de porte et autres lacunes. L'approvisionnement organisé - l'aération - se fait à partir des fenêtres à travers des déflecteurs d'échappement et des lumières anti-aériennes.
- Les ventilateurs auxiliaires de toit et de plafond augmentent l'intensité des échanges lors du mouvement naturel des masses d'air.
- Un système mécanique implique la distribution et l'extraction forcées d'air par des ventilateurs à travers des conduits d'air. Cela comprend également la ventilation d'urgence et divers échappements locaux - parapluies, panneaux, abris, hottes.
- Climatisation - amener l'air de l'atelier ou du bureau à l'état requis. Avant d'être introduit dans la zone de travail, l'air est nettoyé par des filtres, humidifié / séché, chauffé ou refroidi.
Référence. Selon la documentation normative, la partie inférieure du volume de l'atelier à 2 mètres de haut du sol, où les gens sont constamment localisés, fait référence à la zone desservie (de travail).
Souvent, la ventilation mécanique est combinée avec le chauffage de l'air - en hiver, le flux de la rue chauffe jusqu'à la température optimale, les radiateurs à eau ne sont pas installés. L'air chaud contaminé est envoyé vers le récupérateur, où il fournit 50 à 70% de la chaleur à l'entrée.
Une combinaison des options énumérées permet d'atteindre une efficacité opérationnelle maximale à un prix modéré de l'équipement. Exemple: dans l'atelier de soudage, il est permis de concevoir une aération naturelle à condition que chaque poste soit équipé d'un échappement local forcé.
Conseils de sélection
Des instructions directes sur le développement de systèmes d'échange d'air donnent des normes sanitaires et industrielles, rien n'a besoin d'être inventé ou inventé. Les documents sont développés séparément pour les bâtiments publics et diverses industries - métallurgique, chimique, restauration, etc.
Exemple. Lors du développement de la ventilation d'un atelier de soudage à chaud, nous trouvons le document «Règles sanitaires pour le soudage, le surfaçage et la découpe des métaux», nous lisons la section 3, paragraphes 41-60. Il définit toutes les exigences de ventilation locale et générale, en fonction du nombre d'employés et de la consommation de matériaux.
La ventilation de soufflage et d'extraction des locaux industriels est choisie en fonction de la finalité, de la faisabilité économique et conformément aux normes applicables:
- Dans les immeubles de bureaux, il est habituel de procéder à un échange d'air naturel - aération, ventilation. Avec une surpopulation accrue, l'installation de ventilateurs auxiliaires est fournie ou l'échange d'air est organisé avec une motivation mécanique.
- Dans les ateliers de construction mécanique, de réparation et de laminage de grandes tailles, la ventilation forcée sera trop coûteuse. Le schéma généralement admis: échappement naturel par des feux anti-aériens ou des déflecteurs, l'afflux est organisé à partir de traverses ouvrantes. De plus, en hiver, les fenêtres supérieures s'ouvrent (hauteur - 4 m), en été - plus bas.
- Lorsque des vapeurs toxiques, dangereuses et malsaines sont libérées, l'aération et la ventilation ne sont pas autorisées.
- Sur les lieux de travail à proximité d'équipements chauffés, il est plus facile et plus correct d'étrangler les gens avec de l'air frais que de mettre constamment à jour l'ensemble de l'atelier.
- Dans les petites industries avec un petit nombre de sources de pollution, il est préférable d'installer une aspiration locale sous forme de parapluies ou de panneaux, et une ventilation générale doit être fournie.
- Dans les bâtiments de production avec un grand nombre d'emplois et de sources d'émissions dangereuses, un puissant échange d'air forcé doit être effectué. Il n'est pas pratique de clôturer 50 hottes locales ou plus, à moins que de tels événements ne soient dictés par les règles.
- Dans les laboratoires et ateliers des usines chimiques, toute ventilation est mécanique et le recyclage est interdit.
Remarque. Recyclage - retour d'une partie de l'air sélectionné au magasin afin d'économiser la chaleur (en été - froide) dépensée pour le chauffage. Après filtration, cette partie est mélangée avec du courant de rue frais dans divers rapports.
Puisqu'il n'est pas réaliste de considérer toutes les variétés de production dans le cadre d'une seule publication, nous avons défini les principes généraux de la planification des échanges d'air. Une description plus détaillée est présentée dans la littérature technique pertinente, par exemple, un manuel de O. D. Volkov «Conception de la ventilation d'un bâtiment industriel». La deuxième source fiable est le Forum des ingénieurs ABOK (http://forum.abok.ru).
Méthodes de calcul de l'échange d'air
Le but des calculs est de déterminer le débit de l'air soufflé. Si des hottes ponctuelles sont utilisées dans la production, la quantité de mélange d'air éliminée par les parapluies est ajoutée au volume d'entrée reçu.
Pour référence. Les dispositifs d'échappement ont très peu d'effet sur le mouvement des flux à l'intérieur du bâtiment. Les jets d'air d'alimentation aident à leur dire la bonne direction.
Selon SNiP, le calcul de la ventilation d'une salle de production se fait selon les indicateurs suivants:
- chaleur excessive émanant de l'équipement et des produits chauffés;
- vapeur d'eau saturant l'air de l'atelier;
- émissions nocives (toxiques) sous forme de gaz, de poussières et d'aérosols;
- le nombre d'employés.
Un point important. Dans les pièces de service et diverses pièces d'habitation, le cadre réglementaire prévoit également le calcul de la multiplicité des échanges.Vous pouvez vous familiariser avec la méthodologie et utiliser la calculatrice en ligne sur cette page.
Idéalement, le taux d'entrée est considéré pour tous les indicateurs. Le plus grand des résultats obtenus est accepté pour le développement ultérieur du système. Une mise en garde: si 2 types de gaz dangereux sont libérés qui interagissent entre eux, l'afflux est calculé pour chacun d'eux et les résultats sont résumés.
Nous considérons le flux de chaleur
Avant d'entreprendre les calculs, vous devez effectuer des travaux préparatoires pour collecter les données source:
- connaître l'aire de toutes les surfaces chaudes;
- connaître la température de chauffage;
- calculer la quantité de chaleur dégagée;
- déterminer la température de l'air dans la zone de travail et au-delà (au-dessus de 2 m au-dessus des sols).
Dans la pratique, le problème est résolu en collaboration avec l'ingénieur des processus de l'entreprise, qui fournit des informations sur les équipements de production, les caractéristiques des produits et les subtilités du processus de fabrication. Connaissant ces paramètres, effectuez le calcul selon la formule:
Explication des symboles:
· L - le volume d'air souhaité fourni par les centrales de traitement d'air ou pénétrant à travers les traverses, m³ / h;
- Lwz - la quantité d'air prélevée dans la zone de service par aspiration ponctuelle, m³ / h;
- Q - la quantité de chaleur, W;
- c est la capacité thermique du mélange d'air, prise égale à 1,006 kJ / (kg ° C);
- L'étain est la température du mélange fourni à l'atelier;
- Tl, Twz - température de l'air au-dessus de la zone de travail et à l'intérieur.
Le calcul semble lourd, mais s'il y a des données, il s'exécute sans problème. Exemple: le flux de chaleur intérieur Q est de 20 000 W, les panneaux d'échappement éliminent 2 000 m³ / h (Lwz) de température extérieure + 20 ° C, à l'intérieur - plus 30 et 25 respectivement. Nous considérons: L = 2000 + [3,6 x 20000 - 1,006 x 2000 (25 - 20) / 1,006 (30 - 20)] = 8157 m³ / h.
Excès de vapeur d'eau
La formule suivante reprend pratiquement la précédente, seuls les paramètres de chaleur sont remplacés par des symboles d'humidité:
- W - la quantité de vapeur d'eau provenant de sources par unité de temps, en grammes / heure;
- Din - teneur en humidité dans l'afflux, g / kg;
- Dwz, Dl - teneur en humidité de l'air de la zone de travail et de la partie supérieure de la pièce, respectivement;
- la notation restante est comme dans la formule précédente.
La complexité de la méthode réside dans l'obtention des données sources. Lorsque l'installation est construite et que la production est en cours, les relevés d'humidité ne sont pas difficiles à déterminer. Un autre problème est de calculer les émissions de vapeur à l'intérieur de l'atelier au stade de la conception. Le développement devrait être réalisé par 2 spécialistes - un ingénieur des procédés et un concepteur de systèmes de ventilation.
Poussières et émissions dangereuses
Dans ce cas, il est important d'étudier bien les subtilités du processus. La tâche consiste à dresser une liste des dangers, à déterminer leur concentration et à calculer le débit d'air propre fourni. Formule de règlement:
- Mpo - masse de substance nocive ou de poussière émise par unité de temps, mg / heure;
- Qin est le contenu de cette substance dans l'air des rues, mg / m³;
- Qwz - concentration maximale admissible (MPC) de nocivité dans le volume de la zone desservie, mg / m³;
- Ql - concentration d'aérosols ou de poussières dans la partie restante de l'atelier;
- le décodage de la notation L et Lwz est donné dans la première formule.
L'algorithme de fonctionnement de la ventilation est le suivant. La quantité estimée de flux entrant est envoyée dans la pièce, diluant l'air intérieur et abaissant la concentration de polluants. La part locale des substances nocives et volatiles est attirée par des parapluies locaux situés au-dessus des sources, un mélange de gaz est évacué par une hotte mécanique.
Nombre de personnes actives
La méthodologie est utilisée pour calculer l'afflux de bureaux et autres bâtiments publics où il n'y a pas de polluants industriels. Vous devez connaître le nombre d'emplois permanents (indiqué par la lettre latine N) et utiliser la formule:
Le paramètre m indique le volume de mélange air pur alloué à 1 poste de travail. Dans les bureaux ventilés, la valeur de m est considérée comme étant de 30 m³ / h, complètement fermée - 60 m³ / h.
Commentaire.Seuls les emplois permanents où les salariés restent au moins 2 heures par jour sont pris en compte. Le nombre de visiteurs n'a pas d'importance.
Calcul d'un parapluie de capot local
La tâche de l'aspiration locale est d'éliminer directement les gaz et poussières nocifs au stade de l'extraction. Pour atteindre une efficacité maximale, vous devez choisir la bonne taille du parapluie en fonction des dimensions de la source et de la hauteur de la suspension. La méthode de calcul est plus pratique à considérer en référence au dessin de l'aspiration.
Déchiffrez le lettrage dans le diagramme:
- A, B - les dimensions souhaitées du parapluie dans le plan;
- h est la distance entre le bord inférieur de l'écarteur et la surface de la source d'émission;
- a, b - la taille de l'équipement qui se chevauchent;
- D est le diamètre du conduit de ventilation;
- H - hauteur de suspension, prise pas plus de 1,8 ... 2 m;
- α (alpha) - l'angle d'ouverture du parapluie, idéalement ne dépasse pas 60 °.
Tout d'abord, nous calculons les dimensions de l'aspiration en termes de formules simples:
De plus, par la méthode de sélection, nous déterminons l'angle d'ouverture et procédons au calcul du débit d'air d'admission:
- F est l'aire de la partie large du parapluie, calculée comme A x B;
- ʋ - vitesse du flux d'air dans la section de la jauge, pour les gaz non toxiques et les poussières, nous prenons 0,15 ... 0,25 m / s.
Remarque. S'il est nécessaire d'aspirer les dangers toxiques, les normes exigent d'augmenter la vitesse du flux d'échappement à 0,75 ... 1,05 m / s.
Connaissant la quantité d'air aspirée, il n'est pas difficile de choisir un ventilateur de canal de la capacité requise. La section et le diamètre du conduit d'échappement sont déterminés par la formule inverse:
Conclusion
La conception de réseaux de ventilation est la tâche d'ingénieurs expérimentés. Par conséquent, notre publication est uniquement à titre indicatif, les explications et les algorithmes de calcul sont quelque peu simplifiés. Si vous voulez bien comprendre les problèmes de ventilation des locaux sur le lieu de travail, nous vous recommandons d'étudier la littérature technique pertinente, il n'y a pas d'autre moyen. Enfin - une méthodologie pour calculer le chauffage de l'air dans la vidéo.