Вентиляция производственных помещений: правила организации воздухообмена

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.

Правила создания воздухообмена в помещении

Естественная вентиляция работает по принципу перепада температуры входящего и выходящего воздуха

В городских квартирах используется схема естественной и приточно-вытяжной вентиляции. Отработанные потоки выводятся по внутренним каналам в здании через вытяжки. Для работы системы требуется восполнение атмосферы такой же кубатурой свежего воздуха. Наружные потоки поступают через неплотности оконных и дверных проемов или при открывании фрамуг и форточек.

Система естественного воздухообмена работает за счет разной удельной массы холодного и теплого воздуха. Имеет значение ветер на улице для создания тяги во внутренних вентканалах. В теплую погоду тяга становится меньше, поэтому многие жильцы ставят электрические вентиляторы в отверстии вытяжки на кухне и в санузле.

Нормы воздухообмена в офисных помещениях предусматривают, что межкомнатные двери должны иметь просвет между полотном и полом около 1,5 – 2,0 см для естественной конвекции или нижние переточные решетки. Окна рассматриваются в единой системе в качестве приточных устройств.

Конструктивное решение

Строение каналов в многоэтажном секторе меняется в зависимости от развития новых технологий строительства. Раньше индивидуальные протоки шли от каждой вытяжки к общему столбу. Переход к повышенной этажности вызвал необходимость связки вертикальных труб на 4 – 5 этажей горизонтальными проходами, а от них идут каналы к общей шахте.

Компактная вертикаль объединяет 1 – 2 сборных канала, отработанный поток не поступает сразу в выводящую вертикаль, а приводится туда только над следующим этажом или выше. Схема вытягивающих шахт по строению напоминает елку. Конструкция занимает мало места, но структура делает ее зависимой от погодных условий.

В частном строении

В частном доме лучше обустраивать принудительную вентиляцию

В частном доме вентиляция ставят принудительную приточно-вытяжную систему, т.к. необходима подача свежего воздуха в котельную, погреб, кухню, другие комнаты. Микроклимат страдает, если ставят только вытяжку без организации притока. В таком случае ощущается нехватка кислорода. Другой ошибкой является подача воздуха без принудительного вытягивания. В этом случае внутренний воздух разбавляется свежими потоками, но запахи и вредные компоненты остаются в доме.

Искусственная вентиляция не пропускает загрязненный наружный воздух, т.к. в системе предусмотрены фильтры, которые избавляют потоки от аллергенов, бактерий и микробов. В ванной комплексное вентилирование устраняет влажность, на кухне удаляет запах, духоту. Оборудование работает в автоматическом режиме, управляется вручную или электронными приборами. Стоимость принудительной системы выше, чем устройство внутренних или навесных каналов. Для экономии подбираются только те функциональные компоненты системы, которые необходимы конкретному дому.

Влияние пластиковых окон на скорость воздухообмена

Приточный клапан на пластиковое окно

В жилище создается разреженность атмосферы из-за плотной изоляции оконных металлопластиковых проемов и современных герметичных дверей. В этих условиях тяга в канализационном канале может опрокинуться, если такое отверстие расположено выше других, в одной из комнат температура выше других, или действует разность давления ветра.

Современные окна становятся некомфортными, недышащими и доставляют неприятности в виде плохого вентилирования. Многие удаляют прокладки и делают дополнительные щели в раме. Такое решение дает результат в виде сквозняков, потерь тепла и обледенения фрамуг. Есть специальное решение в виде конструктивных элементов заводского изготовления, которые вставляются в раму для организованного контроля прохода воздуха.

Оборудование для систем вентиляции

Для оснащения промышленных зданий и сооружений подбирается наиболее подходящий вид вентиляционной системы. Выбор зависит от особенностей постройки и предназначения, поставленных задач. Чаще используется принудительная вентиляция.

В процессе эксплуатации она требует больших расходов, чем естественная вентиляционная система. Это связано с тем, что для ее работы требуется электроэнергия, которую такое оборудование расходует в значительном количестве. Однако именно она эффективно выполняет поставленные задачи.

Система искусственной вентиляции может применяться совместно с дополнительными элементами оборудования. Так её возможности значительно расширяются. Кроме этого, она может быть совмещена с работой кондиционных установок. Это позволит обеспечить наиболее комфортные условия, поддерживая микроклимат в производственных помещениях на необходимом уровне.

Имеется возможность снизить расход электрической энергии при работе системы искусственной вентиляции с помощью специальных элементов — рекуператоров. Через них проходят потоки отработанного и свежего воздуха. При этом они между собой не смешиваются, однако происходит теплообмен. Это обеспечивается перекрестночной конструкцией со специальными пластинками. Для помещений больших площадей рекуперация окажется очень полезна.

Помимо этого, промышленные здания и сооружения могут оснащаться наборными системами вентиляции, работа которых особенно эффективна. Однако они довольно громоздки и для их размещения требуется много места, поэтому внутри здания для этой цели выделяется отдельное помещение. Эти системы часто бывают снабжены фильтрационными устройствами.

Приточная же установка, напротив, обеспечивает подачу свежих воздушных масс. Они могут работать как единовременно, так и независимо друг от друга. Однако при этом объёмы отработанного и свежего воздуха одинаковы.

Нормативные документы и расчет воздухооборота

Кратность обмена воздуха в здании регулируется СТО, СНиПами и правилами ТБ, применимыми для конкретного предприятия. Требования к гигиене и санитарии в помещениях производства регулируются СанПиН 2.2.4.548-96.

Методические указания для расчета воздухооборота.

Обмен воздушными массами рассчитывается следующим образом:

где L- объем поступающего воздуха м³/ч;
n- число, указывающее кратность воздушного обмена;
S – площадь объекта, м²;
H- высота объекта, м.

Естественные условия вентиляции увеличивают количественное число показателя кратности до 3-4 раз в час. С целью повышения этого параметра используют механическую вентиляцию.

Расчетные параметры вытяжной вентиляции помещений производства определяются по следующей формуле:

А=а+0,8z, B=b+0,8z

В случае наличия круглых откосов D=d+0,8z

где а×b – габариты источника выброса, d – диаметр.
Ʋв – скорость перемещения воздуха там, где происходит его выделение;
Ʋз – скорость всасывания в районе зонта;
z – высота установки.

Цеха производства

Места рабочих в цехах часто попадают под воздействие тепловой энергии и вредных веществ. Нормы воздушного обмена для производственных цехов определены СНиП 41-01-2003.

Расчетные значения цеховой вентиляции вычисляются следующим образом:

где L- расход воздуха, м³;
V- скорость воздушного потока в устройстве, м/с;
S- площадь, определяемая проемом установленной вытяжки, м².

Значения воздухооборота в помещениях производства зависят от:

1. площади и формы цеха;
2. количества персонала;
3. интенсивности физической нагрузки людей;
4. технологии производства;
5. тепловых потерь оборудования;
6. повышенной влажности в цеху.

Выбросы пыли и вредных веществ

В зависимости от направленности работ, осуществляемых производственными цехами, вредные выбросы бывают в виде паров химических веществ, механической пыли, тепловых выбросов.

Вытяжные устройства могут иметь различную мощность и схему работы. В случае возникновения аварии и внезапного выброса повышенного количества отравляющих паров и газов в помещениях производства должна быть смонтирована дополнительная вентиляция с вытяжкой, обеспечивающая обмен, превышающий общую вентиляцию в десять раз.

Включение вентиляционного оборудования, установленного на случай аварии, должно производиться как снаружи, так и во внутренней части здания, и за небольшой промежуток времени уменьшать концентрацию ядовитых газов и удалять вредные отходы в виде пара на местах работы.

Вентиляция складских комплексов

Вентиляционное обеспечение складов обеспечивает сохранность, хранящейся там продукции от воздействия вредных факторов. В помещениях складских комплексов присутствуют выделения пыли, тепла. Если там хранятся опасные вещества могут присутствовать вредные выделения газа.

Нормы вентиляции для помещений, в которых располагаются склады регулируются СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

Вытяжные конструкции монтируются в самых грязных местах складских зданий.

Показатель кратности воздухообмена определяется следующим образом:

где A(м³/ч)-воздушный объем, выделяемый в складском помещении в течение одного часа;
V(м³ )- объем складского помещения

Считаем расход по выделениям тепла

Избытки тепла (кДж/ч), выводимые из складского помещения вычисляются по следующей формуле:

где Q_n- тепловая энергия, выделяемая в помещение от оборудования и работающих людей, кДж/ч.;
Qотд. – выделение тепла в окружающую среду, кДж/ч.

При условии имеющихся теплоизбытков, расчет количественного параметра воздуха (в м³/ч), необходимых для удаления за 1 час, рассчитывается по формуле:

где С – теплоемкость воздушных масс, С=1, кДж/кг;
ΔT – разница между температурными значениями поступающего и удаляемого воздуха, К;
γпр – плотность приточного воздуха, γпр=1,29 кг/м³.

При наличии опасных газов или пыли расчет L производится отдельно для каждого случая.

Расчетная величина кратности по выделениям теплоты вычисляется следующим образом:

Избытки водяных паров

Воздушные массы, содержащие большую концентрацию водных паров, отрицательно воздействует на состояние человека. Показатель относительной влажности, обеспечивающий комфортное пребывание человека в помещении, составляет 40-60%.

Избытки водяных паров удаляют установкой дополнительных щелевых отсосов. Они способны удалять воздух, насыщенный водяными парами, в объеме 300-500 м³/ч.

Проведение расчетов

Вентиляционная система выполняет большое количество разных функций, но обеспечить нормальную очистку воздуха сможет лишь достаточное количество разного оборудования. Потому во время установки нужно сделать правильный расчет местной вентиляции и производительности используемого оборудования. Надо помнить и о том, что для разных задач применяются различные виды вытяжных систем.

Местная вытяжка

Местная вытяжка

Если в промышленном помещении производятся выбросы, то их нужно всасывать в максимальной близости от основного источника. Это сможет сделать их вывод более эффективным.

Обычно источниками являются разные технологические емкости, также выбрасывать в воздух загрязненные вещества могут работающие приборы. Чтобы улавливать вредные элементы, применяют локальные вытяжки — отсосы. Как правило, они изготавливаются форме зонта и располагаются около источника газа или пара. В определенных ситуациях эти установки находятся в комплекте с вентиляционным оборудованием, в иных случаях вентиляцию промышленных зданий рассчитывают. Произвести это очень просто, зная формулу и имея определенную исходную информацию.

Чтобы выполнить расчет, нужно произвести разные замеры и определить такие показатели:

• Если этот источник выброса имеет округлую форму, то нужно узнать его диаметр (индекс d).
• Сечение источника выброса, длину сторон, размер, если у него прямоугольная форма (определяется a*b).
• Планируемая или уже находящаяся высота вытяжного оборудования над источником выброса (индекс z). Причем необходимо не забывать, что чем ближе находится вентиляция к месту загрязнения, тем эффективней улавливаются вредные элементы. Потому зонт необходимо устанавливать максимально низко над источником.
• Скорость улавливания в районе оборудования (зонта) (индекс vз).
• Скорость передвижения воздушных потоков на участке, в котором проходит выброс (индекс vв).

Методика расчета прямоугольного устройства выглядит так:

A=a+0,8z, где A — это сторона вытяжки, a — сторона источника выделений, z — требуемое расстояние от источника до вытяжной системы.

B=b+0,8z, где B — это сторона вытяжного прибора, b — сторона источника выделений, z — расстояние от источника до вытяжной системы.

D=d+0,8z, где D — диаметр вентиляционной системы, d- диаметр источника выделений, z — дистанция от источника до вытяжного оборудование.

Общеобменная система

Общеобменная система

Простейший вариант, если во время работы нет вредных загрязнений разных типов, а есть лишь те, что выделяются рабочими. Необходимое количество чистого воздуха сможет обеспечить требуемые условия для работы, соблюдение санитарных норм и чистоту рабочего процесса.

Чтобы определить требуемое количество воздуха для рабочих, можно воспользоваться формулой: L=N*m, где L — требуемый объем воздуха (м3/час), N — число сотрудников в промышленном помещении, m — расход воздуха, который требуется для одного рабочего в час.

Расход на одного рабочего является фиксированным показателем, указанным в СНиП. В правилах описано, что количество воздуха на человека составляет 30 м3/ч в проветриваемом помещении, если этой возможности нет, то нормой является 60 м3/ч.

Сложнее происходят расчеты, когда находятся разные источники выброса, тем более если они располагаются на значительной площади и в большом количестве. В таком случае локальные вытяжные системы не могут помочь полноценно избавиться от вредных элементов. Потому в промышленных помещениях зачастую прибегают к такому способу.

Выбросы рассеивают, а после избавляются при помощи общеобменной вентиляционной системы. На все вредоносные элементы устанавливаются свои ПДК (предельно допустимые концентрации), эти показатели описаны в специализированной литературе.

Рассчитать количество загрязненных элементов можно по такой формуле:

Если происходит выделение нескольких разновидностей загрязняющих элементов, то требуется определить необходимый объем чистого воздуха для всех из них, а затем суммировать. Вследствие этого получится общее необходимое количество воздуха.

Где и какую приточно-вытяжную вентиляцию организовать лучше всего?

Оптимальный вариант – установка уже готового модуля, к которому достаточно подключить источник электроэнергии и подсоединить уже разведенные воздуховоды. Тогда появляется возможность регулирования силы подаваемого потока, его физических свойств: влажности, температуры, силы. Использование в таких блоках рекуперации (подробнее об этом далее) позволяет «вытягивать» тепло из отработанного воздуха, что экономит электроэнергию. Компактные установки этого типа подойдут не только для производственных помещений: их можно использовать для создания комфортного микроклимата в больших загородных домах, коттеджах, различных учреждений. Тогда отпадает необходимость в организации отдельной системы кондиционирования и заметно снижается нагрузка на систему отопления.

Требования к вентиляционным системам

Согласно строительным нормам и правилам (СНиП), в которых изложен пункт «Вентилирование специальных и производственных зданий», существуют определённые требования к этому процессу:

1. Вентиляционная система должна обеспечивать очистку воздуха, и не являться причиной загрязнения. Технологии нового образца полностью исключают такую возможность. Данное правило относится к старым системам, которые необходимо заменить.
2. Каждое промышленное предприятие следует обеспечивать вентиляционной системой. Показатели загрязнённости и число работников при этом не имеют значение. Это требование безопасности на случай аварии или пожара, чтобы обеспечить очистку в определённом месте помещений.
3. Если воздушная среда, где находится промышленное здание, имеет повышенный уровень загрязнения, то количество воздуха, вытягиваемого из помещения, должно быть выше, чем приточного в него. При нормальной экологической обстановке вытяжка должна быть меньше, а приток воздуха в помещение — больше. Это требование необходимо выполнить для того, чтобы обезопасить окружающее пространство от попадания в него загрязнённого воздуха. В других случаях показатели вытяжки и притока воздуха должны быть одинаковы.
4. Работа вентиляционной системы должна производиться с таким уровнем шума, который не превышает производственный шум. Нормы должны соблюдаться.
5. Существуют специальные методики расчётов массы воздуха и скорости подачи его в помещения. Должны учитываться такие факторы, как загрязнённость, выделяемое в процессе производства тепло и влажность. Если какие-то факторы в наличии, то количество приточного воздуха рассчитывается по большей величине. Объём подаваемого воздуха в расчёте на одного человека должен соответствовать существующим нормам.
6. Разновидность вентиляционной системы на всех производствах, а также особенности её устройства регулируются строительными нормативами и правилами. Можно устанавливать систему любого типа, когда при проектировании законы и нормы полностью соблюдались.
7. На человека по нормативам требуется не менее 30 м3 /ч чистого воздуха. Для больших производственных площадей этот показатель повышается.

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.