Шаг 1. Расчёт базового приточного расхода воздуха лаборатории
Если специальные технологические вытяжные системы отсутствуют, базовый приточный расход воздуха можно предварительно рассчитать по кратности воздухообмена:
Расход приточного воздуха Qs = Объём помещения V × Кратность воздухообмена N
Например, длина лаборатории составляет 10 м, ширина — 6 м, а высота — 3 м. Объём помещения равен 180 м³. При расчётной кратности воздухообмена 8 раз в час:
Qs = 180 × 8 = 1 440 м³/ч
Кратность воздухообмена следует использовать только для предварительной оценки. При окончательном проектировании необходимо также учитывать потребность персонала в наружном воздухе, явную тепловую нагрузку, концентрацию загрязняющих веществ и требования применимых норм проектирования лабораторий. Следует выбирать большее значение расхода, обеспечивающее безопасность.
Шаг 2. Расчёт вытяжного расхода воздуха
Общий расход вытяжного воздуха лаборатории обычно состоит из местной вытяжки и общеобменной вытяжной вентиляции:
Qe = Вытяжка шкафов + Вытяжка местных зонтов + Вытяжка оборудования + Общеобменная вытяжка помещения
Расход воздуха вытяжного шкафа можно определить по эффективной площади открытия створки и расчётной скорости на её фронтальной поверхности:
Qf = 3 600 × A × v
Где:
A — площадь открытия створки, м²;
v — расчётная фронтальная скорость, м/с.
Если площадь открытия составляет 0,8 м², а фронтальная скорость — 0,5 м/с, расход вытяжного воздуха равен приблизительно:
Qf = 3 600 × 0,8 × 0,5 = 1 440 м³/ч
При наличии нескольких вытяжных шкафов нельзя просто складывать их номинальные расходы. При использовании VAV-регулирования производительность системы следует определять с учётом коэффициента одновременного использования, минимального расхода и максимального рабочего режима.
Шаг 3. Определение разницы между приточным и вытяжным расходом
Для лаборатории с отрицательным давлением должно выполняться условие:
Вытяжной расход > Приточный расход
Для чистой лаборатории с положительным давлением:
Приточный расход > Вытяжной расход
Разницу расходов можно выразить формулой:
ΔQ = Qe − Qs
Например, если вытяжной расход составляет 3 000 м³/ч, а приточный — 2 700 м³/ч, запас вытяжного воздуха для создания отрицательного давления равен 300 м³/ч.
Этот объём воздуха должен поступать через дверные щели или переточные отверстия, формируя направление движения воздуха из более чистой зоны в загрязнённую.
Можно ли напрямую преобразовать разницу расходов в перепад давления?
Нет. Нельзя считать, что фиксированная разница расходов всегда создаёт одинаковый перепад давления. Давление в помещении зависит от дверных щелей, негерметичности стен, переточных отверстий и других путей утечки. Его можно описать моделью утечки:
Q = C × ΔPⁿ
Где C характеризует герметичность помещения, а показатель n зависит от режима движения воздуха через неплотности.
На стадии проектирования разницу расходов можно использовать для предварительной оценки, однако окончательный результат необходимо подтвердить измерением перепада давления и наладкой воздушных клапанов на объекте.
Какие параметры необходимо учитывать при инженерном подборе?
При закупке оборудования для управления приточным и вытяжным воздухом необходимо подтвердить:
Расчётный диапазон расхода воздуха;
Требуемый перепад давления в помещении;
Статическое давление в воздуховоде;
Размеры клапана;
Точность регулирования;
Время реакции;
Управляющие сигналы и протоколы связи.
Для обычных лабораторий с постоянным расходом можно использовать CAV-клапаны. Если количество или режим работы вытяжных шкафов изменяется либо требуется энергосберегающее регулирование, лучше подходят VAV-клапаны.
В лабораториях с повышенными требованиями к стабильности давления и быстродействию рекомендуется применять клапаны Вентури совместно с датчиками перепада давления и комнатными контроллерами.
Часто задаваемые вопросы
Почему давление остаётся нестабильным после балансировки расходов?
Причиной могут быть частое открывание дверей, недостаточная герметичность помещения, колебания статического давления вентилятора или несинхронная работа приточного и вытяжного клапанов.
Чем больше вытяжной расход, тем безопаснее?
Нет. Чрезмерная вытяжка повышает энергопотребление, затрудняет открывание дверей, вызывает турбулентность и может ухудшить работу вытяжных шкафов.
Какие данные необходимо предоставить перед закупкой?
Рекомендуется предоставить размеры помещения, тип проводимых работ, расход вытяжки оборудования, количество вытяжных шкафов, требуемый перепад давления, минимальный и максимальный расход воздуха, а также требования к подключению к BMS.
На основании этих данных поставщик сможет подобрать CAV-, VAV- или Venturi-клапаны и обеспечить согласованную работу приточной, вытяжной вентиляции и системы контроля давления.
