Calcul de la ventilation mécanique des locaux industriels

Nuances de calculs aérodynamiques

Le calcul de la cheminée de la chaufferie doit prendre en compte les nuances suivantes:

• En tenant compte des caractéristiques techniques de la chaudière, le type de structure du tronc est déterminé, ainsi que l'endroit où sera située la cheminée.
• La résistance et la durabilité du conduit de sortie de gaz sont calculées.
• Il est également nécessaire de calculer la hauteur de la cheminée en tenant compte à la fois du volume de combustible brûlé et du type de tirage.
• Calcul des turbulateurs pour cheminées.
• La charge maximale de la chaufferie est calculée en déterminant le débit minimum.

Important! Pour ces calculs, il est également nécessaire de connaître la charge du vent et la valeur de poussée.

• À la dernière étape, un dessin de la cheminée est créé avec optimisation des sections.

Des calculs aérodynamiques sont nécessaires pour déterminer la hauteur du tuyau lors de l'utilisation de la poussée naturelle. Ensuite, il faut également calculer le taux de propagation des émissions, qui dépend du relief du territoire, de la température du flux de gaz et de la vitesse de l'air.

La hauteur du tuyau dépend directement de la puissance de la chaudière. Le facteur de pollution du conduit de fumée ne doit pas dépasser 30%.

Formules de calcul de la cheminée avec tirage naturel:

Types de ventilation dans la zone de production

Le principal document réglementaire établissant les normes de ventilation de l'atelier est le SNiP 41-01-2003. Tous les systèmes d'échange d'air existants dans les salles de travail peuvent être divisés en les types suivants :

En fonction des modes de déplacement des masses d'air:

1. Naturel.
2. Mécanique.

Avec la ventilation naturelle, le rafraîchissement de l'air se produit en raison des différences de pression et de température à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce. Une telle circulation est généralement non organisée, c'est-à-dire basée sur des phénomènes physiques élémentaires - par exemple, la convection. La ventilation naturelle est créée à l'aide de conceptions spéciales qui vous permettent d'ajuster la force et l'amplitude du flux d'air.

La ventilation mécanique prétraite l'air d'alimentation en le chauffant, en le refroidissant ou en l'humidifiant. De plus, le système forcé est capable de filtrer les masses d'air contaminées avant de les relâcher dans l'atmosphère.

Selon la méthode d'organisation de l'échange d'air:

1. Local.
2. Echange général.

La ventilation locale localise puis élimine les substances et émissions nocives et toxiques directement sur le lieu de leur origine. En pratique, ce type de ventilation est mis en oeuvre de la manière suivante: la source de pollution (machine-outil, lieu de travail) est clôturée par des boucliers, formant une sorte de "hotte" dans laquelle ou au-dessus de laquelle se trouve une hotte aspirante. Avec une aspiration d'air intensive, la pression à l'intérieur de la « hotte » diminue, ce qui empêche la propagation d'impuretés nocives dans le reste de l'atelier. Un tel système fait face efficacement à ses responsabilités et est peu coûteux dans l'organisation.

Dans les cas où la ventilation locale n'est pas en mesure d'assurer l'exhaustivité de la localisation des sources de pollution, son type d'échange général est utilisé. Le principe de fonctionnement d'une telle ventilation repose sur une purification de l'air complexe dans tous les locaux industriels ou leur grande partie en diluant la concentration d'impuretés nocives, de poussières et de saletés, et le rayonnement thermique.De plus, la ventilation générale absorbe efficacement la chaleur et est courante dans les ateliers où il n'y a pas d'émission de substances nocives dans l'atmosphère de la pièce. Dans les cas où la production est associée à la libération de gaz, de vapeurs nocives, de cancérogènes et de poussières, une ventilation mixte est utilisée - une aspiration locale est ajoutée à l'échange général. Dans le même temps, le concept clé de la ventilation du bâtiment d'un atelier de production est la création d'un tel système dans lequel la quantité maximale de substances nocives sera éliminée à l'aide d'aspirations locales, et les impuretés et gaz restants seront dilués avec un flux de l'air frais à une concentration d'un niveau acceptable.

En fonction de la méthode d'action:

1. Air soufflé.
2. Échappement.
3. Alimentation et échappement.

Le système de ventilation d'alimentation est conçu pour fournir une libre circulation des masses d'air dans des volumes suffisants pour le plein fonctionnement de l'installation de production. Dans de tels systèmes, des ventilateurs de conduit sont installés, qui fournissent une entrée d'air externe et le font passer à travers des aérothermes spéciaux de refroidissement ou de chauffage.

La ventilation de soufflage est en mesure d'assurer pleinement le flux forcé des masses d'air dans l'atelier. Dans ce cas, la pression de l'air dans la pièce sera constamment augmentée par rapport à la pression atmosphérique, ce qui contribuera à la compression naturelle (non organisée) de l'air d'échappement dans la rue par des fentes, des sorties ou des ouvertures.

Il existe plusieurs types de ventilation d'alimentation et diffère les uns des autres par la présence d'équipements exclusifs. Ainsi, il peut être installé:

• Douche d'air. Le travail d'un tel équipement se termine dans le sens du flux d'air pur vers le lieu de travail.
• Rideaux d'air et d'air-thermique.
• Oasis. Cette ventilation, qui est capable de desservir des sections entières de l'atelier, où l'air se déplace à une vitesse et à une température calculées.

Le système de ventilation par aspiration est conçu pour éliminer l'air contaminé. Dans le même temps, le remplacement des masses d'air éloignées est effectué de manière mécaniquement organisée ou non organisée - à travers les fenêtres, les portes et les trous spéciaux dans les murs. Un système similaire est utilisé dans les industries qui sont accompagnées d'une grande quantité de substances toxiques et de chaleur, ainsi que lors de l'exécution de travaux par un nombre important d'employés.

La ventilation de soufflage et d'extraction est conçue pour éliminer l'air pollué et fournir de l'air frais en même temps. Par eux-mêmes, les flux de masses d'air peuvent être distribués par mélange ou déplacement. Dans le premier cas, des diffuseurs à grande vitesse sont montés dans le plafond ou les murs de l'atelier, fournissant de l'air frais, qui se mélange naturellement à l'air d'échappement et est évacué par une vanne de diffusion. Dans le second cas, de l'air frais et frais entre par les diffuseurs d'air, qui sont installés plus près du sol. La masse d'air, en se réchauffant, monte vers le haut, déplaçant les gaz d'échappement à travers les grilles.

Documents normatifs utilisés dans les calculs

Toutes les normes de conception requises pour la création de chaudières sont énoncées dans SNiP ІІ-35-76. Ce document est la base de tous les calculs nécessaires.

Vidéo: un exemple de calcul d'une cheminée avec tirage naturel

Le passeport pour la cheminée contient non seulement les caractéristiques techniques de la structure, mais également des informations concernant son application et sa réparation. Ce document doit être émis juste avant la mise en service de la cheminée.

Conseils! La réparation des cheminées est un travail dangereux qui doit être effectué exclusivement par un spécialiste, car il nécessite des connaissances spécialement acquises et une grande expérience.

Les programmes environnementaux fixent des normes pour les concentrations admissibles de polluants, tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote, les cendres, etc. Une zone de protection sanitaire est considérée comme une zone située à 200 mètres autour de la chaufferie. Différents types de précipitateurs électrostatiques, de collecteurs de cendres, etc. sont utilisés pour nettoyer les gaz de combustion.

Quel que soit le combustible sur lequel fonctionne le réchauffeur (charbon, gaz naturel, gazole, etc.), un système d'évacuation des produits de combustion est indispensable. Pour cette raison, les principales exigences pour les cheminées sont:

• Avoir suffisamment de fringales naturelles.
• Conformité aux normes environnementales établies.
• Bonne bande passante.

Types de cheminées pour chaufferies

Aujourd'hui, il existe plusieurs variantes de cheminées utilisées dans les chaufferies. Chacun d'eux a ses propres caractéristiques.

Tuyaux métalliques pour chaufferies

Ils sont une option très populaire en raison des caractéristiques suivantes:

• facilité de montage;
• en raison de la surface intérieure lisse, les structures ne sont pas sujettes au colmatage par la suie et sont donc capables de fournir une excellente traction;
• installation rapide;
• si nécessaire, un tel tuyau peut être installé avec une légère pente.

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Important! Le principal inconvénient des tuyaux en acier est que leur isolation thermique devient inutilisable au bout de 20 ans, ce qui provoque la destruction de la cheminée sous l'influence des condensats.

Tuyaux en brique

Pendant longtemps, ils n'avaient pas de concurrents parmi les cheminées. Actuellement, la difficulté à installer de telles structures réside dans la nécessité de trouver un fabricant de poêles expérimenté et des coûts financiers importants pour l'achat des matériaux nécessaires.

Avec la disposition correcte de la structure et une chambre de combustion compétente, la formation de suie n'est pratiquement pas observée dans de telles cheminées. Si une telle structure a été installée par un professionnel, elle servira très longtemps.

Il est très important de vérifier la maçonnerie interne et externe pour les joints et les coins corrects. Pour améliorer la traction, un débordement est effectué au sommet du tuyau et afin d'éviter la formation de fumée en présence de vent, un capot fixe durable est utilisé.

Formules de calcul du système de ventilation

L'aération (ventilation) des bâtiments à l'aide de traverses ouvrantes est une option de ventilation assez efficace de manière naturelle.

Pe = (Pvn - Pn) * H * g, où:

• P n (kg / m3) - densité des masses d'air à l'extérieur de la pièce.
• P vn (kg / m3) - densité des masses d'air à l'intérieur de la pièce.
• H (m) - distance entre l'admission et l'échappement.
• g - accélération due à la gravité (valeur constante égale à 9,8 m / s2).

Lors du calcul de la ventilation naturelle, l'emplacement des ouvertures inférieures et supérieures pour l'admission d'air frais et l'évacuation de l'air rejeté doit être pris en compte. Dans un premier temps, le calcul est fait pour les sections inférieures, puis pour les sections supérieures des espaces. Après cela, le modèle d'aération du bâtiment est défini.

Calcul d'échappement

Dans la pièce, approximativement au centre entre les ouvertures d'écoulement et d'échappement (impostes), la pression d'air externe et interne a la même valeur. À ce stade, il n'y a aucun impact. En conséquence, l'effet sur les sections inférieures des espaces est calculé par la formule:

P1 = H 1 (Pн - Ср), où

• Ср (kg / m3) - égal à la température moyenne de la densité de l'air intérieur.
• H 1 (m) - distance entre le niveau de pressions égales de l'environnement externe et interne et les lumières d'alimentation inférieures.

Au-dessus du niveau de pressions égales, au centre des lumières d'échappement supérieures, une contrainte excessive est créée, qui est calculée à l'aide de la formule suivante:

P2 = H 2 (Pн - Mer)

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C'est cette pression qui contribue à l'évacuation des masses d'air à l'extérieur. La tension totale pour l'échange d'air intérieur est calculée à l'aide de la formule:

Pe = P1 + P2

L'air frais pénètre dans le bâtiment par des fenêtres ouvertes (évents) ou des vannes d'alimentation spécialement équipées dans les cadres des structures de fenêtres. L'air d'échappement est évacué par des ouvertures d'évacuation aménagées dans la partie supérieure des murs de la cuisine, de la salle de bain, des toilettes. De plus, grâce à des puits de ventilation spéciaux, il est retiré de la maison.

Débit d'air

Connaissant le rapport d'air, vous pouvez facilement calculer la vitesse de l'air avec une ventilation naturelle. Vous devez d'abord calculer la section transversale des conduits.

S = R 2 * Pi, où

• R est le rayon de la section du conduit d'air équipé dans la pièce.
• Pi est une constante 3.14.

Les conduits d'air doivent avoir une certaine forme et taille. Lorsque la section transversale du conduit d'air est connue, le diamètre du conduit requis pour la pièce peut être calculé à l'aide de la formule suivante:

D = 1000 * √ (4 * S / Pi), où

• S est la section transversale des conduits d'air équipés dans la maison.
• Pi est une valeur mathématique constante de 3,14.

Si les conduits d'air sont rectangulaires, la section transversale du conduit requis est calculée au lieu du diamètre. Pour ce faire, multipliez la largeur et la longueur du canal d'air. La taille de la largeur à la taille de la longueur doit correspondre dans un rapport de 1: 3.

La taille minimale d'un canal rectangulaire est de 10x15 cm, le maximum est de 2x2 m. Ces structures se distinguent par une forme ergonomique, plus faciles à installer, adhèrent plus étroitement aux surfaces murales et sont facilement masquées au plafond.

Paramètres du conduit d'air

Lors du processus de création d'un système de ventilation naturelle de type canal, une section active des conduits d'air est déterminée, à travers laquelle un volume d'air suffisant passera pour créer une contre-réaction à la tension de conception. Pour le trajet le plus long du réseau, le coût de la pression dans les conduits d'air est déterminé comme la somme de ces contraintes dans toutes les sections du conduit. Dans chacune de ces sections, les coûts de contraintes sont constitués des coûts de frottement et de résistance, ils peuvent être exprimés par la formule:

p = Rl + Z, où

• R (Pa / m) - perte spécifique résultant du frottement des masses d'air contre la surface du canal.
• l (m) - la longueur de la section calculée du conduit.
• Z - coûts dans les zones de résistance.

La section transversale active du conduit requis est calculée par la formule:

F = L / (3600V), où

• L (m3 / h) - consommation d'air.
• V (m / s) - vitesse de déplacement le long du conduit de circulation d'air.

Les sections transversales actives des conduits de ventilation sont calculées pour la vitesse d'écoulement d'air spécifiée. Pour cela, des nomogrammes spéciaux sont utilisés ou des données de conception prêtes à l'emploi sont extraites de calculs tabulaires.

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Sélection de conduits d'air

Pour les conduits d'air rectangulaires de ventilation naturelle, on choisit un diamètre équivalent à un conduit d'air arrondi, selon la formule suivante:

dЭ = 2 * a * b / (a ​​+ b), où

a et b (m) sont les longueurs des côtés du conduit d'air.

Si des produits métalliques sont utilisés, leurs chiffres de coût de friction sont modifiés. Le paramètre principal est tiré du nomogramme des conduits d'air en acier et multiplié par un facteur:

• k = 1,1 - utilisé pour les canaux de cendre-gypse.
• k = 1,15 - utilisé pour les produits en béton de laitier.
• k = 1,3 - utilisé pour les conduits d'air en briques.

La surpression pour surmonter la résistance dans différentes sections du canal d'air est calculée par la formule :

Z = v2 / 2, où

• Z est la somme des coefficients de résistance sur toute la longueur de la section de canal.
• v2 / 2 - contrainte dynamique standard.

Pour former le concept de ventilation naturelle, il est recommandé d'éviter les torsions des canaux, un grand nombre de vannes et de vannes. Cela créera une résistance supplémentaire. En règle générale, 91% de toutes les pertes pour surmonter la résistance se situent dans ces zones.

La ventilation de type naturel se distingue par un petit rayon d'influence, des performances moyennes dans des pièces avec un petit surplus de chaleur. C'est le principal inconvénient du système. Et les principaux avantages incluent le faible coût de construction et d'entretien supplémentaire et la facilité d'installation.

Conception de cheminée de chaufferie

La cheminée peut être située sur l'équipement de chauffage ou être placée séparément, à côté de la chaudière ou du poêle. Le tuyau doit être 50 cm plus haut que la hauteur du toit. La taille de la cheminée dans la section est calculée en fonction de la puissance de la chaufferie et de ses caractéristiques de conception.

Les principaux éléments structurels du tuyau sont :

• arbre de sortie de gaz;
• isolation thermique;
• protection anti-corrosion;
• fondation et soutien;
• une structure conçue pour entrer dans les conduits de gaz.

Dans un premier temps, les fumées pénètrent dans le laveur, qui est un dispositif de nettoyage. Ici, la température de la fumée descend à 60 degrés Celsius. Après cela, en contournant les absorbeurs, le gaz est purifié et seulement après cela, il est libéré dans l'environnement.

Important! L'efficacité de la centrale électrique de la chaufferie est largement influencée par la vitesse du gaz dans le canal, et donc un calcul professionnel est simplement nécessaire ici.

Types de cheminée

Dans les centrales électriques à chaudières modernes, différents types de cheminées sont utilisés. Chacun d'eux a ses propres caractéristiques :

• De colonne. Se compose d'un canon intérieur en acier inoxydable et d'une coque extérieure. Une isolation thermique est prévue ici pour éviter la formation de condensation.
• Près de la façade. Attaché à la façade du bâtiment. Le design est présenté sous la forme d'un cadre avec des conduites de gaz. Dans certains cas, les spécialistes peuvent se passer de cadre, mais l'ancrage sur des boulons d'ancrage est ensuite utilisé et des tuyaux sandwich sont utilisés, dont le canal extérieur est en acier galvanisé, le canal intérieur est en acier inoxydable et un mastic de 6 cm épais est situé entre eux.

• Cultiver. Il peut être constitué d'un ou plusieurs tuyaux en béton. La ferme est installée sur un panier d'ancrage fixé à la base. La conception peut être utilisée dans des zones sujettes aux tremblements de terre. La peinture et l'apprêt sont utilisés pour éviter la corrosion.
• Mât. Un tel tuyau a des chapes et est donc considéré comme plus stable. La protection anti-corrosion est réalisée ici sous la forme d'une couche calorifuge et d'un émail réfractaire. Il peut être utilisé dans les zones à risque sismique accru.
• Autoportant. Ce sont des tuyaux "sandwich", qui sont fixés à la base au moyen de boulons d'ancrage. Ils se caractérisent par une résistance accrue, ce qui permet aux structures de résister facilement à toutes les conditions météorologiques.