Системы вентиляции производственных помещений: вытяжная, местная, естественная

Особенности вентиляции с механическим побуждением

На производстве необходимо поддерживать постоянную температуру, влажность, кратность воздухообмена. Для этого применяется приточно-вытяжная вентиляционная система с искусственным побуждением, она работает без поправок на фактор погоды.

Система полностью автономна и состоит из механических вентиляторов, калориферов, рекуператоров, а также датчиков и щитка автоматического контроля. С помощью принудительной вентиляции можно поддерживать постоянную температуру и влажность внутри помещения, без учета его параметров снаружи. Система фильтров задерживает большую часть примесей. Вентиляция обеспечивает безопасность при работе с горючими веществами и взрывоопасными соединениями.

Такой уровень защиты возможен только при правильном расчёте и монтаже. Для устройства вентиляции промышленных предприятий применяются осевые или радиальные вентиляторы, работающие на электрических двигателях. Кроме стандартных фильтров используются электрические, очищающие воздух на ионном уровне.

Кондиционирование воздуха используется на точных производствах, таких, где идет работа с микросхемами и другими восприимчивыми к влажности высокотехнологичными элементами. Это обусловлено тем, что без климатического контроля невозможно вакуумное производство и приборостроение.

Однако, сложнокомпонентная вентсистема нуждается в обслуживание: очистке и обработке воздуховодов антикоррозийными составами, замене фильтров; контроле над работой датчиков. Обеспечить весь спектр операций оператору помогает компьютеризированная система управления, которая следит за всеми параметрами. В случае нештатной ситуации или поломки она сообщает об этом звуковым или световым сигналом.

Общеобменная вентиляция

Общеобменная вентиляция устанавливается при необходимости удаления тепла, влаги, газов, пыли, запахов или паров из воздуха всего помещения или большей его части. Общеобменные системы вентиляции применяются только в случаях незначительного выделения вредных факторов и равномерного их распределения по всему объему помещения. 

Общеобменная вентиляция бывает приточной и вытяжной. 

Общеобменная приточная вентиляция используется для удаления избыточного тепла и влаги, а также для разбавления вредных примесей в вентилируемом воздухе. Кроме того, общеобменная приточная вентиляция предназначена для обеспечения расчетных санитарно-гигиенических норм, рассчитанных на то, чтобы обеспечивать свободное дыхание человека в рабочей зоне. 

При недостаточной температуре воздуха в помещении общеобменная приточная вентиляция устанавливается с механическим побуждением, что позволяет подогревать воздух и, как правило, очищать его от пыли. 

При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.

Общеобменная вытяжная вентиляция предназначена для удаления загрязненного вредными веществами воздуха из вентилируемого помещения. Простейшим примером общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор осевого типа с электродвигателем на одной оси, который располагается в окне или в отверстии стены. Эта установка удаляет воздух только из ближайшей к ней зоны помещения, тем самым осуществляя лишь общий воздухообмен. 

В некоторых других установках такого типа имеется вытяжной воздуховод. При длине воздуховода более 30-40 метров и потере давления более 30-40 кг/м2 устанавливается вентилятор центробежного типа. Если вредными выделениями в цехах или других вентилируемых помещениях являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу или в виде подпольных каналов. 

Вентиляция промышленных зданий, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, пыль и т. п.) и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточенно, на различных уровнях и т.) производится с помощью и обменной и вытяжной вентиляции. 

В определенных случаях вентиляция промышленных помещениях, наряду с механическими системами вентиляции, используют системы с естественным побуждением, например, системы аэрации.

Вентилирование рыбного производства

Производственный процесс характеризуется присутствием резкого специфического запаха, который скапливается внизу помещений. Устройство вентсистемы обеспечивает:

• приемлемые условия труда для персонала, удаляя воздухопоток, наполненный специфическим запахом;
• качество рыбных изделий. Приготовление рыбных продуктов сопровождается кулинарной, термической обработкой. При этом частицы жира, гари, сопутствующих запахов попадают в рабочую воздушную среду. Для их удаления используется местная вытяжка;
• необходимый срок хранения. Удаление избытков водяного пара, запаха, а вместе с ними различных микроорганизмов позволяет придерживаться нормативов по срокам хранения продукции.

Возможные загрязнения

Прежде чем приступить к расчету общеобменной вентиляции производственных помещений, нужно определить возможные источники загрязнения. На сегодняшний день в промышленных помещениях встречаются такие разновидности загрязнений:

• газы и пары, которые содержат вредные элементы;
• большое количество выделяемого тепла от нагреваемого сырья или работы за станками;
• выделения рабочих;
• чрезмерная влажность;
• образование опасных газов.

• газы и пары, которые содержат вредные элементы;
• большое количество выделяемого тепла от нагреваемого сырья или работы за станками;
• выделения рабочих;
• чрезмерная влажность;
• образование опасных газов.

Расчет воздухообмена в производственных помещениях нужно производить по любому из видов выделений. Причем их не суммируют, а используют окончательный самый большой результат расчетов. К примеру, если больше всего требуется чистого воздуха для вывода химических элементов, то именно это принимается для определения требуемого объема общеобменной вентиляции и производительности вытяжной системы.

Естественная вентиляция в производственных зданиях

так устроена вентиляция коровника

Любая естественная приточная или вытяжная вентиляция производственного помещения функционирует, используя разницу температур и давления воздуха в цехе и на улице. Значит, движущей силой естественной тяги являются ветровой и тепловой напоры.

Вследствие перепада температур из цеха вытесняются расширенные теплые воздушные массы, а на их место затягиваются чистые, холодные. С наветренной области формируется область повышенного давления, усиливающая приток свежего воздуха снаружи. С подветренной стороны здания давление наоборот всегда понижено, что способствует оттоку отработанного воздуха. Физические законы успешно применяют для вентиляции предприятий с интенсивным тепловыделением. Но не во всех случаях мощный обмен воздуха гарантирует создание всех необходимых условий для работы персонала.

Если в стенах и окнах цеха есть щели, часто открываются двери или ворота, вероятно появление сквозняков и понижение температуры. Летом же на удаленных от дверей и окон участках нормы вентиляции производственных помещений нарушаются.

Аэрация воздуха в помещении

принцип движения воздуха при аэрации

Аэрация в некоторых случаях создает эффективный воздухообмен на основе естественной тяги. Для ее реализации устанавливаются аэрационные фонари – специально разработанные элементы вентиляции.

Иногда при строительстве производственного помещения расчет вентиляции не производится, оборудование не монтируют. Тогда можно в уже готовом цеху разместить шахты и каналы, работающие за счет теплового напора. Выходы шахт прикрывают оголовками-дефлекторами. Ветер обдувает дефлектор и формирует в трубе область разрежения, усиливая подсос воздуха. Подобная система широко используется в сельскохозяйственных и животноводческих постройках, кузнях, небольших пекарнях. Устанавливается труба на самом высоком выступе крыши.

Аэрация это один из наиболее эффективных примеров естественной промышленной вентиляции. Ее используют на производствах с обильным образованием газов, ядов и тепла.

Устройство естественной вентиляции на производстве

В обслуживаемых зданиях обустраивают 3 уровня проемов с форточками особой конструкции. Первые два ряда проемов располагаются на высоте 1-4 метров от пола. В крыше устанавливают светоаэрационные фонари с регулируемыми форточками.

Летом потоки чистого воздуха попадают сквозь нижние фрамуги, а грязные уходят вверх. В холодное время года воздух проникает через средний ряд форточек и, согреваясь, достигает уровня нахождения персонала.

Разным положением форточек регулируется интенсивность вентиляции. Рассчитывая вентиляцию производственного помещения, определяют площадь форточек, проемов. Так как наихудшее время для работы системы – теплая безветренная погода, ее и берут за точку отсчетов.

Перемешанный с пылью и газами чистый воздух направляется в зоны нахождения людей. Чтобы предупредить распространение пыли и грязи, устанавливают фонари незадуваемой конструкции с защитой от ветра.

В жаркое время года приточный воздух охлаждается методом распыления в нем холодной воды из форсунок, расположенных в области форточек. Воздух охлаждается и немного увеличивается влажность.

К зданиям с естественной аэрацией предъявляются некоторые требования:

• периметр его должен быть открыт доступу воздуха;
• аэрируются одноэтажные цеха или расположенные на последних этажах многоэтажек.

Очень сложно смонтировать естественную вентиляцию в многопролетных промышленных помещениях. При ширине цеха более 100 метров доставка чистого воздуха к центру здания практически неосуществима. Тогда для аэрации устанавливают незадуваемые фонари Батурина с отдельным каналом для вытяжки и притока. Зимой такая система может вызвать нежелательное падение температуры в рабочей зоне производственного помещения. Поэтому в многопролетных цехах обычно устанавливается принудительная вентиляция с обогревом притока.

Управление всеми элементами аэрации осуществляется механически.

Другой плюс в невысокой стоимости механизмов.

Недостатки:

• зависимость от погоды;
• сложность управления;
• невозможность обеспечения удаленных рабочих мест свежим воздухом.

Аэрация, как вид вентиляции производственных помещений, неприемлема, если технология подразумевает распространение вредных примесей, пыли. Потому что фильтрация отработанных воздушных масс невозможна.

Местная вентиляция

Практически на каждом предприятии имеются зоны или цеха, где организовано вредное производство. В целях нераспространения вредных веществ по всей территории предприятия предусмотрен этот вид вентиляции. Она удаляет ядовитые вещества сразу из того места, где они образуются.

Местная система может быть нескольких разновидностей:

• Воздушный душ.
• Завеса.
• Вытяжные зонты.
• Отсасывающие панели.
• Отсосы.
• Вытяжные шкафы.

В приточной вентиляции разновидностью воздухообмена являются воздушный душ или оазис. В этих системах воздушный душ поставляет чистый воздух к рабочим местам и при этом происходит снижение температуры в зоне притока. Оазис – это система, подающая охлажденный воздух, разделенная перегородками. Еще разновидностью местной системы циркуляции является воздушная завеса, она способна изменить направление движения воздушных масс. Местная вентиляция не только позволяет эффективно избавить помещение от ядовитых веществ, но и сделать это достаточно экономично.

Также в сильно больших производственных помещениях и там, где количество работающих людей небольшое, не имеет смысла использовать общеобменную вентиляцию. Достаточно установить местную систему в местах наибольшего скопления работников.

Воздухообмен в производственных помещениях

Системы вентиляции промышленных помещений регламентируются СНиП и ГОСТ. Для вашего удобства мы выделили ряд полезных и важных положений:

1. Производственная вентиляция монтируется на всех промышленных объектах. Тип подбирается в зависимости от мощности производства и специфики.
2. Вентиляция не должна становиться причиной загрязнения воздуха. Современные технологии полностью исключают данное явление, но для старых систем это положение актуально.
3. Шум при работе вентиляции не должен приводить к усилению производственного шума.
4. Если на производстве локализуются сильные загрязнения, то объем вытягиваемого воздуха, должен быть 1,5 раза больше, чем приточного. Для чистых мест данное требование противоположно. Это мероприятие реализуется для того, чтобы избежать перетока грязного воздуха из одного помещения в другое.
5. Нормы регламентируют количество воздуха на одного человека в объеме 30 м3, который должен проциркулировать за 1 час.

СНиП 2.04.05-91 определяет максимальную кратность воздухообмена для помещений, кратность варьируется в диапазоне от 3 до 40 полных замен воздушного объема в час.

Сначала разберемся, какие параметры и факторы влияют на процесс воздухообмена в помещении:

Геометрическая архитектура и объем помещений. От геометрии зависит наличие или отсутствие сопротивлений при движении воздуха, в ряде случаев могут возникать застои или завихрения.

• Число людей, работающих в цеху. Приток воздуха определяется, исходя из количества работников и интенсивности трудовой нагрузки. Усредненно применяются следующие нормы: при легком труде на одного человека – 45 м3, при тяжелом физическом труде – не менее 60 м3.
• Специфика технологических процессов. Если рабочий процесс сопровождается выбросами вредных веществ, то для каждого такого выброса есть норма воздухообмена, которая позволяет максимально нивелировать поражающий фактор. Самыми сложными являются цеха, где используются лакокрасочные материалы и заводы по обработке каучука и производства полимеров. Такие промышленные предприятия требуют замены полного объема воздуха не менее 40-50 раз в час.

• Тепловая энергия, выделяемая в ходе рабочей деятельности. Если внутри помещения не производится кондиционирование воздуха, то тепло от работы приборов или протекания технологических процессов должно выводиться наружу вентиляцией.
• Избыточный уровень влажности. Высокий уровень влажности возникает на производствах, где применяются и хранятся жидкости – их испарение повышает уровень влаги в воздухе.

Если промышленный цех имеет квадратуру более 50 м2, то для каждого работника должна поддерживаться температура воздуха в 10°С при нахождении на временном рабочем месте.

Важно! Временное рабочее место – участок промышленного цеха, где работник находится менее 4 часов от всего рабочего времени внутри помещения.

Естественная вентиляция – самый простой вид вентиляции

Естественная вентиляция – самый древний способ проветривания помещений. В ее основу заложены простейшие знания физики. Происходит она природным путем и не требует никакого специального оборудования. Из-за перепада температур воздуха и разного атмосферного давления происходит воздухообмен, что и создает благоприятный микроклимат. Под силой ветра свежий воздух проталкивается внутрь, а загрязненный выводится наружу. Для организации этого процесса существуют воздуховоды. Эти устройства всегда предусмотрены в проектах и закладываются при постройке зданий. Необходимо также учитывать, что нормальное функционирование естественной вентиляции напрямую зависит от строительных материалов. Стены кирпичного или деревянного строения, по сравнению с бетонными, намного лучше пропускают воздух. Панели покрыты слоем цемента и краски, которые уменьшают воздухопроницаемость. Улучшение процесса очистки воздуха происходит только за счет открывания окон в помещениях.

Устройство вентиляции производственных помещений

Устройство воздухообменной системы подразумевает наличие приточных и вытяжных узлов, нагревателей, вентиляционных каналов, вентиляторов, кондиционеров и прочих функциональных узлов. Их одновременное использование позволяет обеспечить непрерывный процесс очищения воздуха и сохранение здорового микроклимата в цеху:

• При необходимости в состав системы вентиляции производственных помещений входят приборы очистки воздуха от опасных газов, тяжелых металлов, выделяющихся при эксплуатации технологического оборудования.
• На производствах с особыми условиями требуется дополнить систему воздухоочистки кондиционерами, которые будут охлаждать воздушный поток, подаваемый на рабочие места в соответствии с нормативами.
• Если в цеху имеются участки, на которых происходит выделение вредных газов/компонентов/испарений, то стоит дополнить общую вентиляцию специальными уловителями. Как вариант, воздух, поступающий через вентиляционные каналы, может использоваться для охлаждения технологического оборудования.

Особенности монтажа систем промышленной вентиляции

Что касается процесса установки воздуховода, то она выполняется по следующему алгоритму:

1. Расчет толщины стенок и массы воздуховодов жесткого типа. Эти параметры учитываются для выбора вариантов крепления всех элементов конструкции. Если пространства между потолочной основой и подвесной пристройкой расстояния явно недостаточно, то применяется воздуховод с плоским профилем. Для создания промышленной системы воздухоочистки чаще используются металлические воздуховоды из оцинкованной стали, толщина такого материала может колебаться в пределах 0,5-1,0 мм. В промышленных вентиляционных каналах может без последствий транспортироваться газовая среда с температурой до 80С.
2. Выбираем место расположения и количество точек крепления воздуховода. В этом случае основным критерием выбора является максимальная надежность крепления к базовой поверхности – при возникновении значительных нагрузок или колебаний конструкция воздуховода должна оставаться на месте.
3. Этап монтажных работ – это завершающая стадия, при которой воздуховоды крепят к опоре и соединяют между собой, подключают к имеющемуся оборудованию от насосов до кондиционеров. Почти 2/3 длины вентиляционной системы должны составлять прямые каналы, и только 1/3 может приходиться на разветвители, переходники, углы и пр. Такое соотношение определяет большую тягу и требуемую производительность воздухоочистки.

Грамотное проектирование и монтаж системы воздухоочистки дают возможность обеспечить выполнение всех требований нормативов, которые определяют комфортные условия на рабочих местах в производственном помещении и нормальные условия для работы оборудования.

Особенности и назначение промышленных вентиляторов

Согласно строительно-эксплуатационным нормативам, каждое производственное предприятие или здание общественного назначения должно оборудоваться вентиляционными системами. Область применения промышленных вентиляторов довольно широка.

Под каждую конкретную задачу создается специальный тип вентиляционных устройств. Среди главных назначений – создание воздухообмена в производственных цехах и прочих помещениях промышленных и сельскохозяйственных объектов: пищевом производстве, металлургии и химической промышленности.

Промышленные вентиляторы не только охлаждают воздух в помещениях, но и решают дополнительные задачи при применении в различных отраслях хозяйства:

• Устраняют древесную пыль, опилки и стружки, образующиеся при работе деревообрабатывающих станков.
• На предприятиях металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности удаляют металлическую пыль, сварочные шлаки и прочие механические загрязнители воздуха.
• Нагнетают воздух в металлургические печи и отопительные котлы для поддержания и активизации процесса горения.
• Вентилируют воздух на мукомольных производствах, в цехах цементных заводов и т.д.
• Снижают температуру воздуха путем осуществления принудительной циркуляции в горячих цехах – сталеплавильных, коксохимических, литейных.
• Обдувают промышленное оборудование и электромоторы в целях недопущения их перегрева и выхода из строя.

Вентиляция – необходимое условие для запуска предприятия в эксплуатацию. Например, без системы принудительной вытяжной вентиляции не могут действовать мукомольные или деревообрабатывающие цеха. Избыточное скопления в воздухе древесной или мучной пыли может вызвать воспламенение и взрыв со всеми вытекающими последствиями.

Расчет воздухообмена в помещении

В данном разделе рассмотрим пример расчета вентиляции производственного помещения.

Грамотно обустроенный процесс воздушной циркуляции может быть обеспечен только наличием качественной вентиляционной системы с правильно рассчитанными показателями воздушного обмена.

В стандартной ситуации воздухообмен представляет собой объём воздуха, который необходим для замены загрязненных воздушных масс. Такой параметр измеряется в метрах кубических за один час. Виды загрязнений – определяющий фактор воздушного обмена.

Перед тем, как выполнить самостоятельный расчет показателя, необходимо в обязательном порядке определится с объёмом вредных выбросов за один час и количеством загрязнений в одном кубическом метре.

Расчет кратности воздухообмена в производственных помещениях определяется формулой Lк=к*V в м3/час, при:

• к – норма кратности воздушного обмена;
• V – объем помещения в кубометрах.

Расчёт воздушного обмена в соответствии с тепловыми избытками определяется формулой L=3.6*Qизл/(р*с*(tуд.–tпр.)) в м3/час, при:

• Qизл – теплота, выделяемая в помещении и измеряемая в Вт;
• р — показатели плотности воздуха, измеряемые в кг/м3;
• с – массовые показатели воздушной тепловой емкости;
• tуд. – температурные показатели воздуха, удаляемые вентилирующей установкой и измеряемые в оС;
• tпр. – температурные показатели воздуха, поступающего в помещение посредством вентилирующей установки и измеряемые в оС.

Расчёт воздушного обмена в соответствии с выделением влаги определяется формулой L= W/(р(dyд.–dпр.) в м3/час, при:

• W – уровень выделяемой влаги;
• р — показатели плотности воздуха, измеряемые в кг/м3;
• dуд. – уровень влажности воздушных масс, выделяемых при помощи вентиляционной системы;
• dпр. – уровень влажности воздушных масс, подаваемых при помощи вентиляционной системы.

Расчёт воздушного обмена в соответствии с газовыми выделениями определяется формулой L=К/(Кгдк–Кпр) в м3/час, при:

• К – количественные показатели загазованности помещения;
• Кгдк – уровень ПДК загазованности;
• Кпр – загазованность поступающих воздушных масс.

Расчёт воздушного обмена в соответствии с нормативами СанПиН определяется формулой в L= n*l м3/час, при:

• n — количество человек, пользующихся помещением;
• l — санитарные нормы на воздухоподачу в м3/час*чел.

В зданиях общественного назначения санитарными нормами предусматривается подача воздуха в условиях временного пребывания людей в объёме 20м3/час*чел. При длительном пребывании людей необходимо рассчитывать на объём в 40м3/час*чел. Все санитарные правила и нормы определяются СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклиматическим условиям в производственных помещениях».

Общеобменная вентиляция

Предназначена для воздухообмена во всем помещении, либо в значительной его части. Обещеобменные вытяжные системы равномерно удаляют воздух из помещения, в то время как общеобменная приточная обеспечивает подачу свежего воздуха и равномерное его распределение по всему объему пространства помещения.

Общеобменная приточная — используется для разбавления вредных концентраций примесей в воздухе помещения, которые не были удалены при помощи систем местной вентиляции. Она также помогает поддерживать нормы свободного дыхания человека в рабочей зоне.

Если тепловой баланс отрицательный, то есть температура в помещении ниже температуры внешнего воздуха, то общеобменная приточная вентиляция устраивается с механическим побуждением движения приточного воздуха (например, используют вентиляторы) и его подогревом. При этом количество воздуха, подаваемого подобной системой, должно быть достаточным для компенсации удаляемого.

Общеобменная вытяжная — простейший тип — это обычные вентиляторы, как правило, осевого типа, которые располагаются в оконном проеме, форточке или в отверстии стены. Такой воздухообмен способен удалять воздух только из зоны расположенной непосредственно возле вентилятора и осуществляет лишь общий воздухообмен.

Иногда общеобменная вытяжная вентиляция использует для транспортирования воздушных масс воздуховоды. Однако при относительно длинной трассе воздуховодов возникает потеря давления и эффективность воздухообмена снижается. Наиболее простым решением в данной ситуации является установка более мощного осевого вентилятора или используются вентиляторы центробежного типа.

В зависимости от типа и назначения помещения выбирается та или иная система вентиляции. В каждом конкретном случае следует учитывать, что загрязняет воздух — пыль, избыточное тепло, тяжелые газы, легкие газы, влага, пары и т.д., а также характер распределения загрязняющих веществ в объеме помещения (сосредоточенное распределение, рассредоточенное, разноуровневое и т.д.) В ряде случаев рационально использовать вытяжные каналы в полу здания, а иногда наоборот — переносить их в верхнюю часть помещения.

Как правило, в помещении любого назначения невозможно обойтись одной системой вентиляции, например, только приточной или только вытяжной. Наиболее эффективной системой воздухообмена является общеобменная приточно-вытяжная с механическим побуждением.