Как высчитать сколько нужно воздуха в камере

Как рассчитать воздухообмен в камере

Эта статья предназначается для специалистов автосервиса и производств, которые поставили перед собой цель приобрести окрасочно-сушильную камеру для окраски автомобилей или для промышленной окраски, но при обилии информации в безграничных просторах Интернета не смогли разобраться в особенностях моделей и раскусить уловки не порядочных продавцов. В этой статье мы попробуем развеять мифы, которые выдумываются продавцами, и укажем моменты, на какие надо обращать особое внимание, а какие просто игнорировать.

Мы не будем касаться принципов работы окрасочно-сушильных камер т.к. он един и в том же интернете очень много хороших описаний. В данной статье мы хотим обратить Ваше внимание на такой параметр как кратность воздухообмена и скорость воздушного потока.

Минимальные требования к окрасочным камерам:

Скорость воздушного потока в камере не менее 0,15 м/сек. (пустая камера)

Скорость воздушного потока в камере не менее 0,25 м/сек. (с изделием)

Кратность обмена воздуха не менее 120 раз

Итак, возьмем окрасочно-сушильную камеру со следующими размерами:

Внутренние размеры камеры:

— ширина 5,0м

— высота 4,2м

Исходные данные для расчета

— площадь окрашиваемого изделия 7,7 м²

— S1площадь пустой камеры (длина х ширина) = 30 м²;

— S2площадь камеры с изделием (30 м²-7,7м²) = 22,3м²

— L воздухообмен: =25000 м³/час

Расчёт кратности воздухообмена:

Vкамеры (длина х ширина х высота) = 6 х 5 х 4,2 = 126м³

L=25000 м³/час

L/ Vкамеры = 25000 м³/час / 126 м³ = 198,41 раза в час

Расчет скорости воздушного потока в пустой камере:

V скорость =L / S1 = (25000 м³/час) / (30м²) = 833,33 м/час

переводим значение в м/сек (3600 количество сек в одном часе)

V= 833,33м/с / 3600с = 0,23 м/сек

Расчет скорости воздушного потока в камере с изделием:

Vскорость =L / S2 = (25000 м³/час) / (22,3м²) = 1121,07м/час

переводим значение в м/сек (3600 количество сек в одном часе)

V= (1121,07 м/час) / (3600с) = 0,31 м/сек*

* данная величина может меняться в зависимости от размеров изделия, но не может быть меньше показателя в пустой камере.

Важно: хочу обратить Ваше внимание на то, что данный расчет применим только к окрасочным камерам снабженными вентиляторами, как в приточном, так и в вытяжном блоке равной производительностью.

В этой статье мы затронули основные вопросы, возникаемые при выборе окрасочной камеры. Если вопросы остались — звоните и мы всегда поможем.

С уважением,

Смотрите также:

Расчет и подбор оборудования для окрасочной камеры.

1.Определение расхода воздуха и подбор вентилятора.
2.Подбор электродвигателя для вентилятора.
3.Подбор сечение кабеля для подключения электродвигателя.
4.Подбор втулок, шкивов и ремней.
5.Регулирующие заслонки и сервопривод.
6.Подбор горелочного устройства и теплообменного агрегата.

1. Определение расхода воздуха и подбор вентилятора.

Формула расхода воздуха L=F*V*3600 м3/ч, где
F – площадь кабины камеры, допустим размеры камеры 6.5 м длина и 4 м ширина, следовательно F= 6.5 * 4= 26 м2
V — необходимая скорость потока воздуха в камере, среднее значение, которая равна 0,25 м/с (минимально 0.20 м/с),
3600 – величина необходимая для перевода значений в часовое измерение.
Для расчета нам известны все необходимые величины, следовательно по формуле определим расход воздуха:
L=F*V*3600 = 23 400 м3/ч
Из полученных данных следует, что для окрасочной камеры необходимо выбрать вентиляционные блоки с параметром расхода воздуха 24 000 м3/ч.

2. Подбор электродвигателя для вентилятора.

Для данного вентилятора так же необходимо подобрать электродвигатель. Из полученных практических знаний, таблица соотношения наиболее подходящих двигателей для вентиляторов к конкретному расходу воздуха выглядит следующим образом:

Электродвигатель, кВт Вентилятор, м3/ч

5,5 13 000 — 18000
7,5 18 000 — 27 000
11. 15 27 000 — 36 000

Данные электродвигатели(кВт) при выборе оборудования для вентиляционных блоков используются чаще всего и их количество оборотов 1500 об/мин. Более точный подбор можно осуществить по каталогам фирм производителей.
Соотношения из таблицы не являются обязательными, данные кВт указаны в качестве необходимых, но возможно осуществить иной подбор, например 7,5 кВт вместо 5,5 кВт для того же расхода 13 000 – 18000 м3/ч, это только улучшит работу двигателя, за счет уменьшения нагрузки, но и увеличит его стоимость. Поэтому советуем осуществлять подбор с наименьшими затратами, но и без потерь качества.
Так же, при подборе следует обращать внимание на количество оборотов электродвигателя, данный параметр играет немаловажное значение.

3. Подбор сечение кабеля для подключения электродвигателя.

При прокладке проводов одним из важнейших параметров является вид прокладки.
При открытой прокладке возможно подобрать провод с меньшим сечением, чем при прокладке в трубе(гофре), следует это из того, что открытая прокладка позволяет охлаждаться кабелю, а закрытая нет. Поэтому, например для электродвигателя 11 кВт 380В подходит использование медного кабеля сечением 2,5 мм2(предельное значение, но лучше больше) при открытой прокладке, при закрытой уже необходимо использование кабеля сечением минимум 4,0 мм2. На практике проверено, данного сечения достаточно для 11 кВт.

4. Подбор втулок, шкивов и ремней.

Существует два основных вида совместной работы вентилятора и электродвигателя, это клиноременная передача и прямой привод. С прямым приводом все достаточно просто, колесо вентилятора устанавливается на вал двигателя и при вращении вала осуществляется вращение рабочего колеса.
Разберем немного подробнее клиноременную передачу.
Составляющими данной передачи являются шкивы, втулки и клиновые ремни.

Ремни Шкивы и втулки

Для наилучшей совместной работы необходимо подбирать металлические шкивы и втулки достойного качества. Наилучшей, по нашему мнению, является продукция компаний Optibelt и SKF, но так же имеется множество других производителей, которые могут предоставить достойное качество, но за меньшую стоимость. Шкивы, втулки и ремни для вентиляционных блоков используются вида SPA, SPB, SPZ (1,2,3 ручья) и в соответствии со шкивом выбирается ремень SPA, SPB или SPZ. Ремень SPA — наименее прочный, SPB — средней прочности, SPZ — максимальной прочности.

5. Регулирующие заслонки и сервопривод.

Дополнительно к приточным, вытяжным и рециркуляционным блокам производится монтаж заслонок, позволяющих регулировать интенсивность потока подаваемого и удаляемого воздуха. Регулировка данных заслонок может быть как ручной, так и автоматической, с помощью специальных сервоприводов.

6. Подбор горелочного устройства и теплообменного агрегата.

Теплообменник в окрасочной камере используется для того, чтобы нагреть воздух, поступающий в рабочую зону камеры. Нагрев необходим для обеспечения наиболее благоприятной среды, в случае если воздух подаваемый в камеру забирается с минусовой температурой.
Внутренняя температура воздуха в рабочей зоне камеры должна быть равна +20 град С и наружная, которая берется из СНиП конкретно для климатических условий использования при наименьшем значении зимней температуры, будет равная -26 град С на примере для Москвы, данные величины необходимы, чтобы рассчитать количество тепла для нагрева воздуха подаваемого в камеру.

Данный расчет производится по формуле: Q=L*Δt*0.0003436 кВт, где

L-определенный ранее расход воздуха в кабине камеры (24 000 м3/ч),
Δt – разница температур внутреннего и наружного воздуха,
0.0003436 – постоянная величина.
Определим значение количества тепла для нагрева воздуха подаваемого в камеру:

Q=L*Δt*0.0003436 кВт=379,33 кВт

Исходя из полученных данных, подбираем теплообменник рассчитанный на 380 – 400 кВт тепла и высоким КПД. Так же по данным параметрам подбираем дизельную(газовую) горелку с производительностью 400 кВт. В дополнение к подбору газовых горелочных устройств необходимо учесть, то что данные горелки должны оснащаться мультиблоками(DUNGS) для подключения блоков контроля герметичности газа(DUNGS), часто все это необходимо для получения разрешения от газового надзора.

Особенности вентиляции покрасочной камеры

Эффективная вентиляция покрасочной камеры – кроме высокого качества окраски обеспечивает комфорт и безопасность работающих в ней людей. Вытяжка позволяет удалять токсичные пары от малярных работ и пыль от шлифовки.

Для окрашивания деталей и изделий можно использовать какое-либо помещение, организовав в нем эффективную вентиляционную систему. Ее несложно изготовить самостоятельно, не расходуя больших финансовых средств, без посторонней помощи, произведя расчеты конструкции и выполнив правильный монтаж. Основная задача вентиляции в покрасочном помещении – очистка воздуха и удаление покрасочного тумана. Её обустройство можно рассматривать на основе вентиляции, применяемой в профессиональной покрасочной камере.

Устройство и принцип работы покрасочной камеры

Покрасочный цех делится на несколько боксов:

• бокс для подготовительных работ (шлифовки, шпаклевки, зачистки);
• покрасочная камера для покраски и сушки;
• бокс для размещения вентиляционного оборудования.

Боксы представляют собой отдельные помещения, с хорошей циркуляцией и очисткой воздуха. Важную роль здесь играет вентиляция, так как для качественного окрашивания автомобиля требуется соблюдение технологического процесса. Для качественной окраски важен температурный режим в камере, а щадящая сушка с нагревом входящего воздуха дает возможность равномерно высушить свежеокрашенные изделия.

Любая вентиляция в покрасочной камере похожа на другие, ее работа заключается в подаче свежего, откачке использованного воздуха наружу и рециркуляции внутреннего объема, т.е. работа в трех режимах:

1. С помощью вытяжной вентиляции перед окрашиванием удаляют всю пыль с поверхности автомобиля.
2. В период окрашивания включается приточная вентиляция с очищенным подогретым воздухом, который подается сверху, а удаляется через решетки в полу по вентиляционным каналам.
3. В процессе сушки теплый воздух только частично (10%) выводится наружу, остальной циркулирует в помещении.

Используемое оборудование

Обычно все комплектующее оборудование для системы устанавливается в отдельный бокс, примыкающий к камере. В большие короба, объединенные в блок, размещают: приточный и вытяжной вентиляторы; сменные кассеты с фильтрами для очистки воздуха; теплообменник с нагревательными устройствами; автоматика — заслонка для смены цикла окраски или сушки. От приточного вентилятора выводят канал к потолку камеры для подачи воздуха. Приток идет сверху вниз.

Низ окрасочного отсека – одна из важных частей вентиляции. Чтобы выкачать отработанный объем воздуха в этом месте устраивают траншеи или весь пол, накрытый металлическими решетками. В них размещают фильтры и каналы к вытяжному вентилятору.

Внимание! Вытяжные отверстия необходимо размещать так, чтобы во внутреннем объеме не создать «мертвую зону».

С помощью вытяжного вентилятора удаляется большое количество воздуха, содержащего мельчайшие частички краски и ядовитые пары. В профессиональных мастерских и промышленных объектах перед удалением в атмосферу, загрязненный красками и растворителями воздух проходит через специальные фильтры. Для этого используют механические фильтры или устройства для очистки с помощью угольных элементов. Решетки-фильтры, расположенные в полу, так же впитывают падающие капли красок и лаков.

Самостоятельно их изготавливают из синтетической ткани или поролона. Но только выкачивать отработанный воздух из цеха недостаточно, нужно одновременно компенсировать объем поступлением свежего воздуха. Для этого необходим приточный вентилятор, для которого так же необходим механический фильтр, защищающий всю систему от попадания всевозможного мусора и пыли. Для равномерного воздухообмена, потребуется изготовить систему каналов достаточного сечения. Для покрасочных камер используются короба из оцинкованной или нержавеющей стали.

Основные затраты пойдут на приобретение вентиляторов необходимой мощности. Самостоятельно можно переделать мощные бытовые вентиляторы, вытяжные системы, воздушные насосы, но оборудуя покрасочный блок, нужно предотвратить возможность появления открытого огня. Не помешает установить противопожарные датчики.

Осторожно! Воздушная смесь в покрасочной камере, насыщенная горючими парами и очень опасна.

После окрашивания камеру тщательно продувают, а затем увеличивают подогрев приточного воздуха в соответствии с технологией красящего состава и частично перекрывают вытяжку, создавая режим рециркуляции, когда большая часть воздуха остается внутри системы. Промышленные вентиляторы предусматривают использование термостатов, таймеров, устройств регулирующих обороты устройства.

В промышленных вентиляционных системах используется подогрев приточного потока. Если воздухообмен может достичь 1000 м³/час, то становится важна температура в помещении. Иногда используют рекуператоры, но при низкой температуре и высокой мощности они работают неэффективно.

Поэтому поток воздуха, нагнетаемого вентилятором, поступает в теплообменник, где он нагревается от 30 до 85 градусов по С и выше. За нагрев отвечает горелка.

Существует несколько вариантов горелок: электрические, газовые и самые распространенные — дизельные.

Особенности вентиляционной системы

Что нужно учесть при расчете вентиляции в покрасочной камере:

1. Наименьшая скорость перемещения воздуха – от 25 см/с.
2. Необходимо не только контролировать удаление пыли из камеры, но и предусмотреть на пути поступающего воздуха фильтрующие элементы. Защита мест забора воздуха решетками, позволит предотвратить попадание мусора в систему.
3. Для надежности системы, необходимо предусмотреть несколько мест забора воздуха. Важно правильно подсчитать производительность устанавливаемых вентиляторов. Мощность приточного вентилятора должна быть на 1/3 больше, чем у вытяжного, чтобы не возникал забор воздуха с пылью из смежных помещений через дверь.
4. Важно, так расположить воздушные каналы и подобрать такую мощность вентиляции, которая не будет влиять на качество окраски изделия. Проще говоря, прямое воздействие струи воздуха, не должно повредить свежеокрашенную поверхность детали.
5. Трехкратная очистка поступающего воздуха: на входе; после нагрева и перед подачей в камеру
6. Возможность регулирования температуры и интенсивности воздухообмена
7. Нельзя надеяться только на естественную вентиляцию, так невозможно обеспечить необходимое количество чистого воздуха в камере, работать она будет неэффективно и неравномерно;
8. Желательно над рабочим местом, равномерно разместить вытяжные каналы. Иногда изготавливают жесткий каркас, на нем закрепляют несколько раструбов воздухозаборника. Так можно сделать удобную конструкцию, позволяющую отсасывать из камеры покрасочный туман;
9. Программатор и таймер, установленные в блок, увеличат комфорт рабочих цеха.

Как рассчитать мощность вентиляционной системы

В покрасочной камере должен находиться вытяжной вентилятор достаточной мощности. Простая вытяжка не сможет выполнить поставленную задачу из-за небольшой производительности.

Расчеты производят с учетом СНИП, для этого используют специальную формулу:

Р = Q*T*0.36

В которой Т – отклонения температуры воздуха в камере, и поступающего из внешней среды, Q – объем камеры, 0,36 – специальный коэффициент.

Пример расчета

Воздухообмен часто производят, установив 2 вентилятора достаточной производительности. Все подсчеты заключаются в правильном выборе, подходящих для работы характеристик вентиляторов с учетом требуемого воздухообмена.

К примеру, есть прямоугольная покрасочная камера, габариты 5 * 4 м, при высоте 3 м, окраска выполняется осенью, разница между поступающим внутрь и отработанным воздухом – 10 градусов.

Производим расчет по формуле – Р = 5*4*3*10*0,36 результат равен 216 м³/час.

При необходимости можно самостоятельно собрать малярный бокс, выполняя расчеты с учетом минимальной и максимальной мощности требуемого воздухообмена. По этой причине, важно точно определить разницу температуры отводимого и поступающего в блок воздуха для вашего климата. Разница в показаниях может доходить до 30 градусов мороза в зимний период, и до 50 градусов тепла летом.

От нагрева цеха, зависит поправка производительности, которой должна обладать вентиляция окрасочных камер в этих условиях – 5*4*3*40*0,36 = 816 м³/час. В результате расчетов, можно понять, что разница между использованием бокса зимой и в осенний период может отличаться в 4 раза.

Расчет может быть затруднен тем, что допустимый воздушный поток зависти от габаритов окрашиваемых изделий. К примеру, при сушке небольших деталей, воздухообмен должен быть кратен 5 раз в час, а при окрашивании автомобиля эту величину нужно увеличить до 40-100 в час. В результате выходит, что в камерах большого размера будет невыгодна сушка небольших деталей после покраски.

Но нужно учесть, что высокая кратность воздухообмена в обязательном порядке требуется для сохранности здоровья работников, в этом случае в помещении создается поступление свежего воздуха, и не собираются ядовитые примеси. По этой причине в современных камерах стараются автоматизировать все рабочие процессы, чтобы исключить возможный вред для здоровья рабочих окрасочного цеха.

Разновидности систем вентиляции

С учетом количества вентиляторов бывают:

1. Одномоторные системы – в них каналы находятся сверху, поступающий из них воздух, своим давлением опускает загрязненный поток вниз, где он с помощью естественной циркуляции удаляется из камеры;
2. Двухмоторная система – в ней установлены 2 двигателя. Один размещен в напольном канале и второй в верхней части камеры.

В любом случае обязательна установка фильтров, но высокий воздухообмен, ускоряет загрязнение очищающих элементов, тогда лучше использовать двухмоторную вентиляцию. Так как расчет мощности вентиляционной системы выполняют для большого потока воздуха, необходимо внимательно отнестись к устройству приточно-вытяжной вентиляции.

Для уменьшения расходов на покупку дорогого оборудования, при нерегулярной работе покрасочной камеры, можно увеличить результативность работы даже недорогой системы вентиляции. Предназначена для этой цели работа вентиляции цеха, в пассивном и активном режиме.

Пассивный режим необходим во время сушки деталей. Так значительно снизятся затраты тепла, можно быстро удалить из камеры от остатков ядовитых паров, без больших затрат.

Активный режим применяют для предварительной подготовки камеры, заполнению ее свежим воздухом и удалении пыли. Кроме того он необходим – для удаления после сушки покрасочного тумана и подача свежего воздуха внутрь.

Вывод

Основная проблема для покрасочной камеры – накапливание большого количества ядовитых для человеческого организма испарений и появление окрасочного тумана. Качество выполняемых работ зависит от соблюдения технологического процесса, т.е. поддержания определенного микроклимата и температуры на разных циклах. В решении всех проблем поможет качественная вентиляция.

Расчет вентиляции покрасочной камеры

Ниже приведена техническая информация, которая позволит произвести расчет вентиляции покрасочной камеры.

Любая покрасочная камера проектируется и строится под техническое задание Заказчика с учетом всех его пожеланий, а также требований технологического процесса. Основными ограничениями служат только два фактора: ограниченность в средствах и недостаток площади для размещения необходимого оборудования.

Первым и самым главным критерием для расчета габаритов окрасочной камеры, с которой начинается расчет вентиляции покрасочной камеры, является размер окрашиваемых изделий и способ их размещения для одновременной окраски в окрасочной зоне. Исходя из габаритных размеров окрашиваемых деталей и ширины необходимых проходов для маляра определяется площадь рабочей зоны окрасочной камеры. Чем больше площадь камеры, тем большее количество воздуха необходимо пропустить через рабочую зону.

Расчет вытяжки покрасочной камеры

Константой для расчета вытяжки покрасочной камеры служит скорость воздушного потока в рабочей зоне. Для окрасочных камер необходимая скорость воздушного потока должна составлять не менее 0,25м\с. Формула расчета вентиляции достаточна проста:

• V(м 3 /ч) – объем воздушного потока в метрах кубических в час;
• v (м/с) – скорость воздушного потока в метрах в секунду, в нашем случае 0,25;
• S (м 2 ) – площадь окрасочной камеры в метрах квадратных;
• 3600(с) – количество секунд в часе.

Исходя из формулы четко видно, что любое нерациональное увеличение площади камеры приводит к увеличению воздушного потока, а, следовательно, и вытяжной и приточной вентиляции. Все это приводит к увеличению размеров и мощности вентиляторов и электродвигателей, увеличению размеров воздуховодов, к необходимости использования более мощной автоматики и сервоприводов, и, самое важное, к увеличению мощности и размеров нагревателей воздуха. Все эти факторы сказываются не только на увеличении себестоимости окрасочной камеры, но и приводят к росту эксплуатационных энергозатрат, особенно в зимнее время.

Вытяжной вентилятор для покрасочной камеры

Исходя из скорости воздушного потока, определяется основная пара – вентилятор и двигатель. Есть два варианта использования данной пары: большой вентилятор в паре с электродвигателем невысокой мощности, либо же малый вентилятор с двигателем, вдвое превышающим необходимую мощность. И в том, и в другом случае, можно получить необходимое количество подаваемого воздуха в рабочую зону окрасочной камеры, но с разной эффективностью.

Для правильного и эффективного подбора рабочей пары используются таблицы рабочих параметров вытяжных вентиляторов, предоставляемых производителем данной продукции. Это один из самых важных аргументов, который заставляет нас использовать только вытяжные вентиляторы итальянского, испанского или немецкого производства. Европейские производители дают четкие и точные технические параметры на свою продукцию, что позволяет подобрать рабочую пару с максимальным КПД для данных установок с учетом всех необходимых параметров, в том числе, и необходимого статического давления, которое должно учитывать длину и площадь приточных и вытяжных воздуховодов.

Зачастую Заказчики, с целью экономии, используют первые попавшиеся вентиляторы, без каких либо опознавательных знаков, и пытаются их использовать в организации вытяжки для окрасочной камеры, сами того не понимая, что экономя на покупке оптимального вентилятора и электродвигателя, они тратят гораздо большие деньги на эксплуатационные затраты сразу же в первый год работы.

Существует еще один вариант, когда производитель окрасочных камер заведомо поставляет силовые установки, где на вентиляторах нет никаких опознавательных знаков, что не дает возможности Заказчику проверить по таблице технических параметров вытяжного вентилятора и электродвигателя, способна ли данная рабочая пара вообще выдать заявленный воздушный поток. Это является определенным способом мошенничества, так как появляются окрасочные камеры с невероятными заявленными техническими характеристиками и с агрегатами, которые даже гипотетически не способны выдать подобной производительности.

Кратность воздухообмена в покрасочной камере

Одним из важных и самых известных параметров для расчета приточно-вытяжной вентиляции служит кратность воздухообмена. Данный показатель, применяемый для систем вентиляции, при нормах СССР очень долго служил определяющим и при строительстве окрасочных камер. На сегодня он является не более чем проверочным, так как существующие европейские нормы скорости воздушного потока в окрасочной камере гораздо выше, чем кратность воздухообмена. К примеру, возьмем окрасочную камеру длиной 10м, шириной 5м, и высотой 4м. Из расчета по формуле получим, что для выполнения требования 0,25м/с скорости воздушного потока, мы получаем необходимый объем воздуха равен

V(м 3 /ч) = 0,25 (м/с) * (10*5) (м 2 ) * 3600(с) = 45 000 м 3 /ч

Объем камеры равен 10*5*3 = 150 м 3
Следовательно, воздухообмен в покрасочной камере будет равен 45000 / 150 = 300 раз/час

Нормы по воздухообмену для советских требований составляли 30-60 кратный воздухообмен для различных видов растворителя. Как видно из несложных расчетов, камера, построенная по старым советским нормам, будет в 10 раз хуже вытягивать летучие пигменты и пары растворителей, чем камера любого современного производителя. В системах приточно-вытяжных вентиляций нет такого количества вредных растворителей и паров, и, соответственно, норма воздухообмена была и остается основополагающей при проектировании и строительстве покрасочных камер и комплексов. Очевидно, что старые нормы воздухообмена принимать нельзя, либо их необходимо увеличивать во много раз, исходя из технологического процесса и используемых лакокрасочных материалов. Но лучшим решением остается вариант идти в ногу с развитием и использовать норму скорости воздушного потока в рабочей зоне.

Расчет вентиляции покрасочной камеры является ключевым критерием при разработке окрасочной камеры. Все наши усилия, знания и опыт направлены на то, чтобы помочь клиенту правильно спланировать необходимый размер окрасочной камеры, методы нанесения, рациональные способы размещения окрашиваемых деталей. А также предложить все мероприятия по снижению энергозатрат методом изменения направления воздушного потока, а также путем использования более экономных режимов окраски для зимнего времени и прочих возможных мероприятий.