W celu określenia wielkości urządzenia
wentylacyjnego, mocy wymienników ciepła
do ogrzewania i ewentualnie chłodzenia
powietrza

nawiewanego,

przekrojуw

poprzecznych

kanałów

do

transportu

powietrza, itp. należy obliczyć strumień
powietrza

wentylującego.

Punktem

wyjściowym do obliczeń ilości powietrza przy
wentylacji ogуlnej jest ustalenie ilości
zanieczyszczeń, zmieniających stan powietrza
w

pomieszczeniu.

Mogą

to

być

zanieczyszczenia gazowe, nadmiar ciepła i
pary wodnej itd.

Ogólne równanie wymiany powietrza

Dla uproszczenia załóżmy także, że
wydzielająca się substancja rozprzestrzenia
się po całym pomieszczeniu równomiernie i
nieskończenie szybko.

V

s

V

n

V

w

K

s

s

w

s

n

(

)

n

n

s

w

w

s V d

K d

d

Pd

s V

s

τ

τ

τ

+

−

=

,

(1)

s

−

stężenie rozpatrywanej substancji w

powietrzu pomieszczenia w dowolnej

chwili rozważanego okresu, kg/ m

3

;

s

n

−

stężenie tej samej substancji w

powietrzu nawiewanym, kg/ m

3

;

s

w

−

stężenie tej samej substancji w

powietrzu wywiewanym, kg/ m

3

;

P

−

objętość pomieszczenia, m

3

;

V

n

− strumień powietrza nawiewanego,

m

3

/s;

V

w

− strumień powietrza wywiewanego,

m

3

/s;

s

K

−

ogólna ilość rozpatrywanego

zanieczyszczenia, wydzielającego się w
pomieszczeniu, kg/s.

(

)

(

)

o

exp

n

s

n

s

s

s

K V

s

s

K V

Ψ

τ

=

+

−

−

+

−

(2)

s

o

−

stężenie substancji zanieczyszczającej

w powietrzu pomieszczenia na początku

rozpatrywanego okresu, kg/ m

3

;

V P

=

Ψ

− krotność wymiany powietrza

w pomieszczeniu, s

−1

.

7

s

1

s

2

s

3

s

4

s

5

s

6

s

8

s

o

s

N

D

S

s

p

s

0

2

4

6

8

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

s

h

Przy założeniu, że:

wydzielająca

się

substancja

zanieczyszczająca

powietrze

rozprzestrzenia

się

po

całym

pomieszczeniu

nieskończenie

szybko

lub

wydziela

się

równomiernie

w

całym

pomieszczeniu;

= ∞

τ

oraz s = s

sp

= s

w

= s

max

rуwnanie (2) można przedstawić w postaci

(

)

w

n

s

V s

s

K

−

=

(3)

Z rуwnania (3) można obliczyć strumień
powietrza wentylującego, niezbędny do
ograniczenia

stężenia

substancji

zanieczyszczającej poniżej wartości s

w

=

s

max

.

Strumień

objętości

powietrza

wentylującego wyniesie:

(

)

s

w

n

K

V

s

s

=

−

, m

3

/s

(4)

W warunkach rzeczywistych substancja
zanieczyszczająca

powietrze

rozprzestrzenia się po pomieszczeniu
nierуwnomiernie.

W

tym

przypadku

strumień

powietrza

wentylującego

powinien być skorygowany, zakładając, że
stężenie substancji zanieczyszczającej w
strefie przebywania ludzi

s

sp

nie powinno

przekraczać maksymalnej dopuszczalnej
wartości

s

max.

Jeżeli stężenia w strefie roboczej

s

sp

nie

mogą być większe od najwyższych stężeń
dopuszczalnych (NDS), a z kierunku
przepływu powietrza wentylującego na
rysunku można wywnioskować, że

s

w

>

s

sp

sp

w

sp

max

s

s

s

s

s

=

+ ∆

=

+ ∆

to można napisać:

(

)

(

)

s

s

n

n

p

w

s

s

K

K

V

s

s

s

s

=

=

=

−

+ ∆

−

(

)

(

)

max

sp

s

s

n

n

K

K

s

s

s

s

=

=

−

−

Φ

Φ

, m

3

/s (4)

Jeżeli stężenia w strefie roboczej

s

sp

nie

mogą być większe od najwyższych stężeń
dopuszczalnych (NDS), a z kierunku
przepływu powietrza wentylującego na
rysunku można wywnioskować, że

s

w

>

s

sp

sp

w

sp

max

s

s

s

s

s

+ ∆

=

+ ∆

=

to można napisać:

(

)

(

)

s

s

n

n

p

w

s

s

K

K

V

s

s

s

s

=

=

=

−

+ ∆

−

(

)

(

)

s

s

n

n

max

sp

K

K

s

s

s

s

= Φ

=

−

−

, m

3

/s. (4a)

(

)

(

)

(

)

(

)

n

sp

m

n

w

x

w

a

n

n

s

s

s

s

s

s

s

s

Φ

−

−

=

=

−

−

− współczynnik

skuteczności

wentylacji

ogólnej,

uwzględniający

nierównomierność

wydzielania się zanieczyszczeń i ich
rozprzestrzeniania się w pomieszczeniu
(tabl. 7.1)

Tablica 7.1

Zalecane wartości współczynnika Φ

Rodzaj wentylacji i zanieczyszczeń

Wartości współczynnika Φ

Wentylacja mechaniczna ogуlna z wywiewem w pobliżu wydobywania się

zanieczyszczeń

Zanieczyszczenia szkodliwe dla zdrowia przy
stosunkowo równomiernym wydobywaniu się w
czasie

1,2-1,3

Zanieczyszczenia

nietoksyczne

lub

zanieczyszczenia niewywołujące ciężkich schorzeń
przy krуtkotrwałym podwyższeniu stężenia

1,1-1,2

Jak

wyżej,

lecz

przy

nierównomiernym

wydobywaniu się zanieczyszczeń

1,3-1,4

Wartość

współczynnika

skuteczności

wentylacji

Φ

zależy, przede wszystkim,

od

sposobu

rozprzestrzeniania

się

zanieczyszczeń. Jeżeli zanieczyszczenia są

lotne

i koncentrują się w gуrnych strefach

pomieszczenia, dając wysokie stężenia
poza strefą roboczą, to wtedy wartość
współczynnika

Φ

można przyjmować w

granicach od 0,85 do 0,90.

gdy rozmieszczenie w pomieszczeniu źródeł

wydzielania się zanieczyszczeń jest nierównomierne;
albo przy rуwnomiernym rozmieszczeniu źródeł emisja
ich jest zrуżnicowana;

gdy istnieje przyczyna nie pozwalająca na

stworzenie w całym pomieszczeniu wymiany powietrza
o jednakowej intensywności.

Jeżeli natomiast zanieczyszczenia dają
wysokie stężenia w strefie roboczej lub są

cięższe

od powietrza i opadają w dół, to

wtedy wartość współczynnika

Φ

należy

przyjmować w granicach od 1,1 do 1,4
(tabl. 7.1).

Współczynnik

Φ

może przyjmować

wartości większe niż 1 w następujących
przypadkach:

•

gdy

rozmieszczenie

w

pomieszczeniu źródeł wydzielania się
zanieczyszczeń jest nierównomierne;
albo

przy

rуwnomiernym

rozmieszczeniu źródeł emisja ich jest
zróżnicowana;
•

gdy

istnieje

przyczyna

nie

pozwalająca na stworzenie w całym
pomieszczeniu wymiany powietrza o
jednakowej intensywności.

Wtedy, w tych przypadkach nadanie
współczynnikowi

Φ

odpowiedniej wartości,

większej niż 1, zwiększa się strumień
objętości powietrza wentylującego L w
takim stopniu, aby w każdym miejscu
pomieszczenia stężenie zanieczyszczeń nie
przekroczyło

wartości

najwyższego

dopuszczalnego stężenia NDS.

Przy równoczesnym wydzielaniu się
kilku substancji szkodliwych, ktуrych
działanie na organizm ludzki jest
sumujące, to wówczas niezbędny
strumień

powietrza

wentylującego

można określić ze wzoru

(

)

i

i

i

s

i

max

n

K

V

s

s

=

Φ

−

∑

,

(5)

i

s

K

− ogólna ilość i-tego (poszczegуlnego)

zanieczyszczenia, wydzielającego się w
rozpatrywanym pomieszczeniu, g/s (g/h);

i

max

s

− najwyższe dopuszczalne stężenie

(NDS) i-tego zanieczyszczenia w powietrzu
pomieszczenia, g/m

3

;

i

n

s

− stężenie i-tego zanieczyszczenia w

powietrzu, nawiewanym do pomieszczenia,
g/m

3

;

Φ

i

−

współczynnik,

uwzględniający

nierównomierność wydzielania się i-tego
zanieczyszczenia i jego rozprzestrzeniania
się w pomieszczeniu.

Wg wzoru (5) obliczeniowy strumień
powietrza wentylującego określa się jak
sumę ilości powietrza, potrzebnego dla
rozcieńczenia

oddzielnie

każdego

składnika danej substancji do wartości
stężenia dopuszczalnego. Z zależność
(5) korzysta się jeśli w procesie
technologicznym

przewiduje

się

korzystanie z substancji chemicznych
takich jak:

•

lotne rozpuszczalniki (np. benzoes i jego

homologi, alkohole, estry, kwas octowy,
aceton i inne);

•

drażniące gazy (np. dwutlenek i trójtlenek

siarki, chlorowodуr, fluorowodуr itp.);

•

tlenki azotu łącznie z tlenkiem węgla.

Przyjmując

taką

zasadę

obliczeń

wentylacji zapewnia się, że stężenia
poszczegуlnych substancji szkodliwych
będą znacznie niższe od wartości
dopuszczalnych w warunkach, gdyby
występowały one pojedynczo.

Przy jednoczesnym wydzielaniu się kilku
substancji szkodliwych (z wyjątkiem ww.
rozpuszczalników i gazów drażniących),
należy

obliczyć

strumień

objętości

powietrza nawiewanego dla każdego z
nich i przyjąć do doboru urządzeń
wentylacji ogólnej wartość maksymalną
dla rozcieńczenia jednej z substancji.
Oczywiście wtedy stężenia pozostałych
substancji w powietrzu pomieszczenia
będą niższe od stężeń dopuszczalnych.

W przypadku, gdy głównym zanieczyszczeniem
powietrza w pomieszczeniu jest para wodna, a
celem wentylacji jest usuwanie zyskуw pary
wodnej (mokre oddziały produkcyjne) i nie
dopuszczenie

do

przekroczenia

określonej

zawartości wilgoci w powietrzu

x

max

, niezbędny

strumień powietrza wentylującego oblicza się z
zależności

(

)

n

n

w

x

W

V

x

ρ

=

−

, m

3

/s, (m

3

/h) (6)

W

− emisja pary wodnej w pomieszczeniu,

kg/s (kg/h);

x

w

= x

max

– zawartość wilgoci w powietrzu

wywiewanym, odpowiadająca obliczeniowej
(dopuszczalnej lub optymalnej) temperaturze
i

wilgotności

względnej

powietrza

w

pomieszczeniu

, kg/(kg s.p.);

x

n

– zawartość wilgoci w powietrzu

nawiewanym, kg/(kg s.p.);
ρ

n

– gęstość powietrza nawiewanego

(odpowiadającego temperaturze powietrza
nawiewanego), kg/m

3

.

W tym przypadku nie uwzględnia się
współczynnikуw

skuteczności

wentylacji Φ , choć wiadomo, że
można by było ograniczyć jego
wielkość, gdyż para wodna jest lżejsza
od powietrza i gromadzi się w gуrnej
strefie pomieszczenia poza strefą
roboczą.

Jednak w przypadku usuwania pary
wodnej zadaniem wentylacji jest nie
tylko

stworzenie

odpowiednich

warunkуw

w

strefie

pracy,

ale

ograniczenie wilgotności powietrza w
całym pomieszczeniu, aby ochronić
przed zniszczeniem również budynek
(głównie stropodach).