Во многих жизненных ситуациях можно выбрать более дешевый вариант, но в итоге пожалеть об этом. Это особенно актуально при проектировании вытяжного оборудования пылесборников. Небольшие изменения в конструкции вытяжки часто обеспечивают большой выигрыш, особенно в плане показателей работы и совокупной стоимости эксплуатации.

Опытные менеджеры знают, что их самый большой актив — это люди, поэтому неудивительно, что удобство работников является главным приоритетом для успешных компаний. Документ «Промышленная вентиляция. Руководство по рекомендуемым методам проектирования» (на английском языке), подготовленный Американской конференцией государственных инспекторов по промышленной гигиене (ACGIH), переживает уже 28-е издание и, по мнению многих, является стандартом, который следует использовать для оценки решений по пылеулавливанию. В нем рассматриваются лучшие методы промышленной гигиены и предлагаются все меры по улучшению качества воздуха в зонах дыхания операторов и персонала на объектах. В этом руководстве приводится обзор различных вариантов вытяжного оборудования и множества его конфигураций в порядке «хорошая — лучше — наилучшая».

Приступая к проектированию вытяжного оборудования, полезно также учитывать не только задачу улучшения качества воздуха на рабочих местах, но и другие важные проблемы. Возможная горючесть или токсичность пыли могут влиять на конструкцию вытяжного оборудования и всей системы. На вашем объекте возможны серьезные риски, если не будут соблюдены определенные стандарты чистоты. Если будет установлено, что ваш объект не соответствует требованиям, то, кроме признания ненадлежащих условий труда работников, на вас могут быть наложены крупные штрафы.

Помимо обеспечения качества воздуха на рабочих местах, менеджерам часто приходится уравновешивать два важных в любом бизнесе фактора: качество продукции или работы и уровень эксплуатационных затрат.  Иногда экономия не очевидна, например не всегда видно, каким образом усовершенствование конструкции вытяжки будет способствовать снижению капитальных затрат на оборудование, такое как вентиляторы. Учитывая, что конструкция вытяжки может быть критически важным аспектом, давайте рассмотрим несколько различных опций.

Распространенные конструкции вытяжек

Если для технологического процесса или операции невозможно обеспечить замкнутое ограждение, то для борьбы с пылью, генерируемой в процессе работы, может потребоваться наружная вытяжка, расположенная рядом с местом выполнения операции. Вытяжки пяти основных типов описаны далее в порядке увеличения их эффективности, а также в порядке увеличения затрат на их изготовление. Однако первоначальные затраты на изготовление вытяжек могут быстро окупиться, если учитывать ряд следующих факторов:

• повышение уровней чистоты на вашем предприятии и сокращение времени простоев при производстве вашей продукции;
• возможная экономия на соответствующих воздуховодах, пылесборниках и вентиляторах меньшего размера;
• снижение расходов на коммунальные услуги за счет пониженной мощности вентилятора (благодаря меньшей потребности в энергии и объеме воздуха).

1.  Вытяжка с необработанной кромкой — это наиболее распространенная и самая недорогая из всех конфигураций вытяжек. Это просто открытый воздуховод, конец которого находится рядом с точкой образования пыли. Это самая простая из всех возможных конструкций вытяжки.

Хотя вытяжки с необработанной кромкой очень просты в изготовлении, они наименее эффективны при сборе загрязняющих веществ в точке их образования. При такой конфигурации вытяжка затягивает воздух, находящийся не только перед отверстием воздуховода, но, к сожалению, и позади него, что делает ее неэффективной. Кроме того, при такой конфигурации создается высокая степень турбулентности, которая может способствовать увеличению потерь энергии и требовать большего вентилятора. Этот вариант конфигурации вытяжки не является оптимальным с точки зрения совокупной стоимости эксплуатации.

2.  Фланцевая вытяжка относительно проста по конструкции и имеет низкую стоимость изготовления. В этом варианте конструкция с необработанной кромкой улучшена за счет добавления фланца. Фланцевая вытяжка является более эффективной, поскольку запыленный воздух втягивается только из зоны, находящейся перед открытым воздуховодом, и вытяжка потребляет меньше энергии. 

Благодаря добавлению фланца в конструкцию вытяжки она работает эффективнее и уменьшается объем воздуха, необходимый для поддержания чистоты на объекте. Это также улучшает качество воздуха в зоне, где работают ваши сотрудники. Фланцы не обязательно должны быть круглыми, если квадратные или даже треугольные лучше работают в конкретной ситуации и если такая форма позволяет лучше втягивать воздух из зоны перед вытяжкой. Если говорить о фланцах, то любой фланец лучше, чем его отсутствие. При использовании фланцевых вытяжек все еще возможна чрезмерная турбулентность, поэтому давайте посмотрим, как можно улучшить их конструкцию, чтобы снизить ее.

3.  Сужающаяся вытяжка — это конструкция следующего уровня с точки зрения улучшения ее рабочих характеристик. Давайте рассмотрим круглый воздуховод с прямоугольным фланцем. Если согнуть края фланца вперед и соединить их по бокам, то получится сужающийся раструб, по которому воздух, как и раньше, направляется в воздуховод. По этому сужающемуся раструбу воздух легче и более стабильно поступает в вытяжку, чем по вытяжке с необработанной кромкой или фланцем, причем снижается турбулентность, создаваемая, когда воздух забирается в воздуховод из зоны позади вытяжки. При такой стабильной и более постепенной подаче воздуха экономится энергия и снижаются эксплуатационные затраты на работу вентилятора, что обеспечивает долгосрочную экономию при очень небольшом увеличении затрат на изготовление вытяжки. Если на конец вытяжки снова установить фланец, то можно еще раз убедиться в эффективности такой вытяжки и уменьшении общего объема воздуха. Это также обеспечивает вышеупомянутые возможности экономии на капитальном оборудовании, когда требуются воздуховоды и пылесборники меньшего размера, а также вентиляторы меньшей мощности.

4.  Коническая вытяжка — это вариант не с прямоугольным, а с круглым раструбом. Это конструкция еще более продвинутого уровня с точки зрения улучшения рабочих характеристик вытяжки. Они улучшаются за счет снижения турбулентности, создаваемой при поступлении воздуха в воздуховод из зоны позади вытяжки. Эта конструкция тоже снижает потребность в электроэнергии и необходимую мощность вентилятора. Установка фланца на конец вытяжки, как и в предыдущем случае, уменьшит объем воздуха, необходимый для борьбы с пылью, и обеспечит вышеупомянутую экономию на капитальных затратах при приобретении воздуховодов, пылесборников или вентиляторов меньшей мощности. Как можно видеть, большинство из них являются относительно простыми изделиями из листового металла, которые можно установить на любой открытый воздуховод.

5.  Колоколообразная вытяжка обладает, видимо, самыми лучшими рабочими характеристиками среди всех наружных вытяжек. В ней сочетаются все преимущества фланцевых вытяжек, а также очень плавный переход от фланца к воздуховоду. Этот плавный переход обеспечивает минимальную турбулентность при поступлении воздуха в воздуховод. Она характеризуется как меньшим потоком воздуха благодаря фланцу, так и низкой турбулентностью благодаря закатанному профилю впускной чаши. Это самая эффективная конструкция внешней наружной вытяжки. Для улучшения рабочих характеристик оборудования, конечно же, требуются определенные инвестиции. Поскольку для изготовления впускной вытяжки с таким плавным профилем требуется закатанный конус, то ее стоимость выше.

Другие факторы, которые следует учитывать: положение вытяжки

Мы обсудили различные конфигурации и формы вытяжек, но давайте не будем упускать из виду еще один важный вопрос: «Где должна быть расположена вытяжка относительно источника, генерирующего пыль?» Вы можете выбрать самую дорогую и высокоэффективную вытяжку, но если установите ее в неправильном месте, то будете собирать много воздуха и улавливать очень мало пыли. 

Положение вытяжки вблизи точки пылеобразования является одним из принципов, описывающих концепцию улавливания загрязнений у источников. Чтобы система обеспечивала эффективное удаление пыли, вытяжка должна находиться как можно ближе к точке образования пыли. Этот факт может помочь объяснить, почему близкое расстояние так важно. Давайте рассмотрим описанные далее ситуации.

Пример 1

Вытяжка диаметром 10 см (4 дюйма) с необработанной кромкой расположена на расстоянии 0,305 м (1 фут) от источника пыли и для отведения пыли должна создавать скорость потока воздуха 1830 м/ч (100 футов/мин) в месте образования пыли. Чтобы оценить объем воздуха, необходимый для создания такой скорости, используем уравнение из Руководства по промышленной вентиляции:  Q=(10X² + A) В

• Расстояние от источника (Х) составляет 0,305 м (1 фут).
• Площадь поперечного сечения воздуховода (A) составляет 0,008 м² (0,087 фут²) для воздуховода диаметром 10 см (4 дюйма).
• Общий требуемый поток воздуха составляет: (Q) = [10 (0,305 м)² + (0,008 м²] 1830 м/ч = 1717 м³/ч ИЛИ (Q) = [10 (1 фут)² + 0,087 фут²] 100 фут/мин = 1009 фут³/мин

Пример 2

Вытяжка диаметром 10 см (4 дюйма) с необработанной кромкой теперь расположена на расстоянии 0,152 м (0,5 фута) от источника пыли и для отведения пыли по-прежнему должна создавать скорость потока воздуха 1830 м/ч (100 футов/мин) в месте образования пыли. Чтобы оценить необходимый объем воздуха, используем то же уравнение из Руководства по промышленной вентиляции:  Q=(10X² + A) В

• Расстояние от источника (Х) теперь составляет 0,152 м (0,5 фута).
• Площадь поперечного сечения воздуховода (A) по-прежнему составляет 0,008 м² (0,087 фут²).
• Общий требуемый поток воздуха составляет: (Q) = [10 (0,152 м)² + (0,008 м²] 1830 м/ч = 437 м³/ч ИЛИ (Q) = [10 (0,5 фут)² + 0,087 фут²] 100 фут/мин = 259 фут³/мин

Как можно видеть, изменение расстояния (Х) оказывает существенное влияние на общий требуемый поток воздуха. В данном примере, как и в большинстве других примеров, при уменьшении расстояния наполовину требуемый объем воздуха уменьшается в четыре раза. Это довольно существенное изменение. А теперь посчитайте, в какую сумму могут обойтись дополнительные 30 см (полдюйма) диаметра воздуховода, если для них потребуется пылесборник или вентилятор в четыре раза большей мощности. И не забывайте, что можно использовать воздуховоды меньшего диаметра, потому что для них требуется меньше воздуха, а это позволяет сэкономить дополнительные средства.

Но давайте перейдем к критически важному фактору проектирования — совокупной стоимости владения. Надеемся, что теперь вы понимаете, как улучшенная конструкция вытяжки может помочь снизить эксплуатационные расходы, уменьшив общий объем воздуха, необходимый для удаления пыли. Это означает, что вы можете рассматривать воздуховоды, пылесборники и вентиляторы меньшего размера. Таким образом, вы только что сэкономили средства на трех крупных позициях капитальных затрат. 

Давайте теперь рассмотрим затраты на работу вентилятора и пылесборника. При меньшей турбулентности и меньших общих объемах воздуха вам потребуется меньше мощности для обеспечения работы системы. При отведении меньшего объема воздуха с объекта снижается потребность и в подпиточном воздухе, что снижает нагрузку на систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). И каков срок службы этих систем? Десять лет? Двадцать лет? Как это отразится на ежегодных затратах на электроэнергию и сжатый воздух? Таким образом, можно увидеть, как небольшие изменения простых компонентов системы могут заметно снизить стоимость владения ею.

Использовать лучшие методы проектирования вытяжного оборудования, обеспечивающие массу преимуществ, — от улучшения условий в целом на объекте и на отдельных рабочих местах до снижения совокупной стоимости владения оборудованием — критически важно при создании вашего проекта. Небольшие изменения могут обеспечить большой выигрыш, и часто это именно то, что вам необходимо.