Сравнително оптимизиране на въздухообмена за основните типове местни смукателни устройства

Автор: Андрей Александрович Боровицки, главен специалист по ОВК, ООО „Прайм Груп” (Москва)

Публикувано в: Списание СОК №12 | 2025, стр. 64–65

Главни тезиси

Системите за отопление, вентилация и климатизация (ОВК) заемат значителен дял в общата структура на енергопотреблението на сградата; именно от тях обикновено започва оптимизирането на енергопотреблението.
Комплексното оптимизиране на системите за промишлена вентиляция (СПВ) е сложен научно-технически проблем.
В работата се разглежда възможността за оптимизиране на въздухообмена в СПВ при конкретна изчислителна схема, при която минималният дебит на приточния (наружен) въздух е по-голям от необходимия за асимилиране на топлинните и влажностни излишъци и по санитарна норма.
За описание на експерименталните данни е предложена обща теоретична експоненциално-степенна зависимост на коефициента на улавяне на вредността от местното смукателно устройство (МСУ): kул = 1 − exp[−(avмо)ⁿ].
Изборът на типа МСУ пряко влияе върху необходимия общ въздухообмен и следователно върху енергийната ефективност на системата за промишлена вентилация.

Теоретични резултати

Разработена е изчислителна схема на СПВ с приети допускания: стационарен процес на отделяне и разпространение на вредността; незначителни излишъци на явна топлина; коефициент на въздухообмен KL = 1; всички източници са оборудвани с МСУ от еднакъв тип с еднаква характеристика kул.
Съставена е система от балансови уравнения на дебитите на въздуха и потоците на вредности, включваща: дебит на приточния въздух (Lпр), дебит на МСУ (Lмо), дебит на общообменната смукателна вентилация (Lоо) и коефициент на дисбаланс (kдисб > 1).
Общата теоретична зависимост kул = f(vмо, Fмо, …) позволява чрез параметрите a [с/м] и n да се апроксимират многобройни експериментални данни за различни конструкции МСУ.
За три основни типа МСУ — бордов отсос (1), смукателен чадър (2) и подемно-завъртащо устройство (3) — при равни дебити на отстранявания въздух (vмо1·Fмо1 = vмо2·Fмо2 = vмо3·Fмо3 = 0,2 м³/с) и равен начален коефициент на улавяне kул = 0,6, са определени показателите на степента n1 = 1,2; n2 = 1,5; n3 = 2,0 и коефициентите a1 = 0,186; a2 = 3,77; a3 = 0,383.
Оптималният коефициент на улавяне, съответстващ на условието Lпр = Lмо, за трите МСУ е близък: kул.опт ≈ 0,75 при условията на дадения пример.
Максималната концентрация на вредното вещество в отвеждания от МСУ въздух се достига при kул1 ≈ 0,30 (точка А), kул2 ≈ 0,54 (точка B) и kул3 ≈ 0,72 (точка C), като стойностите са съответно смо.max1 ≈ 0,43 мг/м³; смо.max2 ≈ 0,40 мг/м³; смо.max3 ≈ 0,41 мг/м³.

Практически резултати

При еднакъв въздухообмен е по-изгодна конструкцията с по-голям показател на степента n, тъй като в този случай и двата коефициента — на ефективност kеф, и на улавяне kул — ще бъдат по-високи в сравнение с другите МСУ.
Най-малък въздухообмен ще осигури МСУ с по-голям показател на степента n.
Подемно-завъртащото устройство (тип 3, n = 2,0) демонстрира най-добри характеристики на улавяне при оптимален режим и позволява минимизиране на общия въздухообмен в цеха.

Приложение

Резултатите са приложими при проектирането и оптимизирането на системи за промишлена вентилация в производствени помещения с източници на вредни вещества.
Методиката позволява обосновано сравняване и избор на типа МСУ по критерий за минимален общ въздухообмен, което води до намаляване на енергопотреблението на вентилационната система.
Предложената експоненциално-степенна зависимост може да се използва за обработка на експериментални данни при изпитване на нови конструкции МСУ с цел определяне на техните характеристики a и n.
Разработеният подход е съвместим с действащите нормативни изисквания за концентрация на вредни вещества в работната зона (ПДК) и осигурява тяхното спазване при оптимизирания режим на работа на МСУ.

УДК 697.984. Научна специалност: 2.1.3.

Ключови думи: коефициент на ефективност, местно смукателно устройство, местна смукателна вентилация, промишлена вентилация.