Анализ существующих методов повышения эффективности вытяжных зонтов промышленной вентиляции

Наталья Максимова; Богдан Кляус

doi:10.34031/ES.2025.3.06

Авторы

Максимова Наталья Анатольевна «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры» - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», г. Макеевка, ДНР
Кляус Богдан Валентинович «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры» - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», г. Макеевка, ДНР

DOI:

https://doi.org/10.34031/ES.2025.3.06

Ключевые слова:

вытяжной зонт, местная вытяжная вентиляция, энергоэффективность, спиралевидная насадка, коэффициент улавливания, CFD-моделирование

Аннотация

В статье представлен систематизированный анализ существующих методов повышения эффективности вытяжных зонтов — наиболее распространённого типа открытых местных отсосов промышленной вентиляции. Рассмотрены пассивные конструктивные решения (обратный конус, кольцевой экран, жалюзийные вставки) и активные подходы (поддув по периметру, эффект Коанда, встроенные вентиляторы). Показано, что все известные методы демонстрируют высокую эффективность лишь при наличии устойчивой конвективной струи (подъёмная сила источника q ≥ 23 Вт/м³). В условиях слабой конвекции (q < 15 Вт/м³), характерной для паяльных станций, храмов или окрасочных постов без подогрева, коэффициент улавливания снижается до 60 % и ниже. Для устранения данного пробела предложена оригинальная конструкция вытяжного зонта со спиралевидной насадкой, формирующей устойчивый закрученный поток на входе в отсос. На основе численного моделирования в SolidWorks Flow Simulation показано, что применение двух конических спиралей (закрученных в противоположные стороны, с шагом 130 мм, 2,5 оборотами и углами конуса 20° и 10°) повышает эффективность всасывания за счёт стабилизации траектории потока и минимизации подмешивания чистого воздуха. Это позволяет снизить объём удаляемого воздуха при сохранении требуемой скорости на входе в зонт (≥ 0,5 м/с), что повышает энергоэффективность системы без потери санитарной надёжности.

Библиографические ссылки

[ГОСТ Р 7.0.5–2008]

1. Боровицкий А.А., Угорова С.В., Тарасенко В.И. Современная промышленная вентиляция: учеб. пос. – Владимир: ВГУ, 2011. – 59 с.
EDN: QNPORJ (https://www.elibrary.ru/qnporj).

2. Еремкин А.И., Аверкин А.Г., Орлова Н.А., Пономарева И.К. Методика и программа экспериментальных исследований температурных и скоростных полей в зоне всасывающего отверстия вытяжного зонта // Региональная архитектура и строительство. – 2022. – № 4(53). – С. 132-139.
EDN: DMSAOX (https://www.elibrary.ru/dmsaox).
DOI: https://doi.org/10.54734/20722958_2022_4_132.

3. Liddament M.W. A guide to energy efficient ventilation. – Coventry: Air Infiltration and Ventilation Centre, 1996. – 254 с.

4. Пухкал В.А., Панков В.Б. Влияние схемы организации воздухообмена в помещении на эффективность вытяжного зонта // Инженерный вестник Дона. – 2020. – № 7(67). – С. 307-320. EDN:
IFQFEU (https://www.elibrary.ru/ifqfeu).

5. Килин П.И., Рогова Т.Н. Расчет и устройство вытяжных зонтов. – Екатеринбург: УрГУПС, 2005. – 128 с.

6. Штокман Е.А., Шилов В.А., Новгородский Е.Е., Скорик Т.А., Амерханов Р.А. Вентиляция, кондиционирование и очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности: учеб. пособие. – М.: АСВ, 2007. – 632 с.
EDN: XQPQES (https://www.elibrary.ru/xqpqes).

7. Угорова С.В., Гаврилов М.В. Вытяжной зонт // Результаты современных научных исследований и разработок: сб. ст. XVII Всерос. науч.-практ. конф. – Пенза: Наука и Просвещение, 2022. – С. 41-43.
EDN: QNJWTC (https://www.elibrary.ru/qnjwtc).

8. Стуров Д.С. Проектирование и расчет местной вентиляции машиностроительных производств: учеб. пособие. – Барнаул: АлтГТУ, 2006. – 220 с.

9. Вентиляция промышленных зданий и сооружений: учеб. пособие / Сост. А.Г. Кочев. – Нижний Новгород: НГАСУ, ЭБС АСВ, 2011. – 178 с.
EDN: YJPOTX (https://www.elibrary.ru/yjpotx).

10. Посохин В.Н., Сафиуллин Р.Г., Бройда В.А. Вентиляция: учебник для вузов. – М.: АСВ, 2015. – 618 с.

11. Industrial Ventilation Design Guidebook / Eds. H.D. Goodfellow, E. Tahti. – Orlando: Academic Press, 2001. – 1519 p.

12. Еронько С.П., Ткачев М.Ю., Сосонкин А.С., Дворников Е.П., Брахнов Г.П. Исследование на физической модели возможности использования принципа вентилятора Дайсона в системах газоотсоса металлургических агрегатов / // Металлургические процессы и оборудование. – 2014. – № 2(36). – С. 51-59.
EDN: SDVWOB (https://www.elibrary.ru/sdvwob).

13. Industrial ventilation: A manual of recommended practice. – Cincinnati: American Conference of Governmental Industrial Hygienists, 2001. – 552 p.

14. ASHRAE handbook – HVAC applications (SI). – Atlanta: ASHRAE, 2019. – 850 p.

15. Hasan N.H., Said M.R., Leman A.M. Local exhaust ventilation: past, present and future // OSH Transformation: An Essential Investment. – Melaka: Universiti Teknikal Malaysia, 2012. – P. 4-13.

[References, APA (7th ed.)]

1. Borovitskiy, A. A., Ugurova, S. V., & Tarasenko, V. I. (2011). Sovremennaya promyshlennaya ventilatsiya [Modern industrial ventilation]. Izdatel’stvo Vladimirskogo gosudarstvennogo universiteta. [In Russian]

2. Eremkin, A. I., Averkin, A. G., Orlova, N. A., & Ponomareva, I. K. (2022). Methodology and experimental studies program of temperature and velocity fields in the zone of the suction hole of the hood. Regional architecture and engineering, 4 (53), 132–139.
https://doi.org/10.54734/20722958_2022_4_132 [In Russian]

3. Liddament, M. W. (1996). A guide to energy efficient ventilation. Air Infiltration and Ventilation Centre.

4. Pukhkal, V. A., & Pankov, V. B. (2020). The study of room's air exchange scheme's influence on exhaust ventilation hood's effectiveness. Ingineering Journal of Don, 7(67), 307–320. [In Russian]

5. Kilin, P. I., & Rogova, T. N. (2005). Raschet i ustroystvo vytiazhnykh zontov [Design and construction of exhaust hoods]. UrGUPS. [In Russian]

6. Shtokman, E. A., Shilov, V. A., Novgorodskiy, E. E., Skorik, T. A., & Amerkhanov, R. A. (2001). Ventilyatsiya, konditsionirovanie i ochistka vozdukha na predpriyatiyakh pishchevoy promyshlennosti [Ventilation, air conditioning and air purification in food industry enterprises]. ASV. [In Russian]

7. Ugurova, S. V., & Gavrilov, M. V. (2022). Vytiazhnoy zont [Exhaust hood]. In Proc Rezul’taty sovremennykh nauchnykh issledovaniy i razrabotok (pp. 41–43). Nauka i Prosveshchenie. [In Russian]

8. Sturov, D. S. (2006). Proektirovanie i raschet mestnoy ventilatsii mashinostroitel’nykh proizvodstv [Design and calculation of local ventilation in mechanical engineering plants]. AltGTU. [In Russian]

9. Kochev, A. G. (2011). Ventilyatsiya promyshlennykh zdaniy i sooruzheniy [Ventilation of industrial buildings and structures]. NGSAU, ÉBS ASV. [In Russian]

10. Posokhin, V. N., Safiullin, R. G., & Broida, V. A. (2015). Ventilyatsiya [Ventilation] (618 p.). ASV. [In Russian]

11. Goodfellow, H. D. & Tahti, E. (Eds.) (2001). Industrial ventilation design guidebook. Academic Press.

12. Eron’ko, S. P., Tkachyov, M. Yu., Sosonkin, A. S., Dvornikov, E. P., & Brakhnov, G. P. (2014). Investigation on a physical model the possibility of the dyson fan systems principle using in gas suction systems of metallurgical units. Metallurgical processes and equipment, 2(36), 51-59. [In Russian]

13. ACGIH. (2001). Industrial ventilation: A manual of recommended practice. American Conference of Governmental Industrial Hygienists.

14. ASHRAE. (2019). ASHRAE handbook–HVAC applications (SI). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.

15. Hasan, N. H., Said, M. R., & Leman, A. M. (2012). Local exhaust ventilation: Past, present and future. In Proc OSH Transformation: An Essential Investment (pp. 4-13). Universiti Teknikal Malaysia.