Что нужно знать при проектировании вентиляции в цехе?

Одной из самых сложных задач для проектировщика является создание вентиляции для производственного цеха. В каждом цехе проходят многочисленные технологические процессы, которые необходимо учитывать. Важно принять во внимание все особенности оборудования и состав воздуха, проанализировать и точно рассчитать воздухообмен с учетом всех выделяющихся вредных веществ. Необходимо также грамотно разместить местные отсосы от технологического оборудования и обеспечить эффективное движение воздуха по цеху, чтобы предотвратить распространение вредных веществ и запахов. Цеховая вентиляция часто объединяется с системой воздушного отопления. Эти все аспекты требуют высокого уровня профессионализма и значительного опыта. Поэтому правильное проектирование вентиляции для производственного цеха представляет собой сложную и интересную задачу, требующую ответственного подхода.

В некоторых отраслях параметры микроклимата не играют решающей роли для технологического процесса, но и в таких случаях существуют определенные требования, например, по влажности воздуха.

Нормативные параметры указаны в СНиП 41-01-2003. Основные из них:

• Шумовой эффект — не выше 110 дБА.
• Отсутствие взрывоопасных факторов в работе системы.
• Удаление загрязнителей без их проникновения в рабочую зону.
• Ремонтопригодность.
• Сертификация вентиляции на промышленных объектах.

Работа промышленной вентиляции основана на выводе загрязненного воздуха за пределы здания и подаче свежего воздуха внутрь. Это оборудование используется на заводах и в цехах, где технологический процесс связан с большим объемом вредных выбросов, для минимизации рисков для здоровья сотрудников. Также важно оптимизировать производительность при минимально возможном потреблении электроэнергии.

В профессиональных системах промышленной вентиляции элементы должны иметь соответствующие допуски, чтобы не вредить здоровью людей. В зависимости от назначения применяются гибкие и негорючие вентиляционные трубы, которые обычно устанавливаются в местах с повышенной пожароопасностью.

В остальных случаях применяются традиционные гибкие трубы или оцинкованные квадратные швеллеры соответствующего сечения.

На этапе разработки системы вентиляции для производственных цехов необходимо получить детально проработанное техническое задание (ТЗ) или разработать его самостоятельно с учетом всех требований и пожеланий клиента. ТЗ должно содержать следующую информацию:

• Климатическая зона и географическое расположение объекта.
• Поэтажные планы помещений, включая планы перекрытий, кровли, а также дверных и оконных проемов с указанием их спецификаций.
• Количество и мощность осветительных приборов, агрегатов, станков и другого оборудования, а также их расположение.
• Полная информация о характере выполняемых работ и технологических процессов.
• Необходимость нагрева воздуха зимой и охлаждения летом, а также возможность использования рекуперации тепла.
• Требования по осушению или увлажнению приточного воздуха.
• Расчетное количество работников, постоянно или периодически находящихся в помещении, и режим работы цеха.
• Технические условия подключения здания к внешним инженерным сетям (газоснабжение, водопровод, канализация, электроснабжение и теплоснабжение).
• Предпочтительный тип воздухонагревателя/воздухоохладителя и вид тепло/хладоносителя.
• Предложения по размещению оборудования систем вентиляции, место забора приточного и выброса вытяжного воздуха, а также возможность использования для этого элементов кровли.
• Категории помещений по пожарной и взрывобезопасности.

Эти данные необходимы для разработки эффективной и безопасной вентиляционной системы, которая будет соответствовать всем нормативным требованиям и обеспечивать комфортные условия для работы. Только после получения вышеуказанных необходимых данных можно приступать к расчетам, выбору основного оборудования и разработке проектной документации.

При проектировании вентиляционных систем для производственных цехов необходимо учитывать следующие аспекты:

• Принудительная циркуляция воздуха: Использовать только принудительную вентиляцию, максимально избегая естественной аэрации.
• Общеобменная вентиляция: Если в помещении происходят только процессы, сопровождающиеся тепловыделением, достаточно организовать общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию.
• Комбинированная вентиляция: При наличии в воздухе газов, пыли и паров, наряду с тепловыделениями, необходимо сочетать местную и общеобменную вентиляцию.
• Обеспыливающая вентиляция: В случае присутствия стружки и тяжелой минеральной пыли следует предусмотреть специальную обеспыливающую вентиляцию или аспирацию.
• Специфика производственных процессов: Производительность и компоновка вентиляционных систем зависят от специфики производственных процессов. Вентиляционные системы для различных типов цехов могут значительно отличаться.

Эти аспекты обеспечивают создание эффективной вентиляционной системы, соответствующей требованиям безопасности и комфорта на рабочем месте.

Проект вентиляции цеха состоит из полного комплекта чертежей, выполненных согласно действующим стандартам, и пояснительной записки.

На чертежах представлена вся необходимая информация: диаметры воздуховодов, расположение оборудования, регулирующие и огнезадерживающие клапаны, а также привязка местных отсосов к оборудованию и другие данные, необходимые для монтажа.

Проектирование системы вентиляции для цехов также включает создание схемы системы, где указаны отметки прокладки воздуховодов и расположение местных отсосов и оборудования. Важным элементом проекта является лист с общими сведениями о системе, который включает ведомость и основные характеристики всего установленного вентиляционного оборудования.

Неотъемлемой частью проекта является спецификация основного оборудования и материалов, а также пояснительная записка, в которой подробно описана схема работы системы и содержится множество другой важной информации. Благодаря этому проект системы вентиляции цеха становится надежным документом, обеспечивающим эффективное и безопасное функционирование системы при правильном монтаже.

Эффективная вентиляция в производственном цеху выполняет несколько важных функций. Вытяжная вентиляция отвечает за удаление максимально возможного количества загрязненного воздуха, тогда как приточная вентиляция разбавляет остаточные вредные вещества в атмосфере помещения до предельно допустимых концентраций (ПДК). Для достижения эффективного воздухообмена следует придерживаться принципа: «Удаление воздуха производится из зоны загрязнения, а подача – в чистую зону».

• Вытяжная вентиляция:Особое значение вытяжная вентиляция имеет в цехах, где проходят тяжелые производственные процессы или используются вредные химические вещества. Основная задача вытяжной вентиляции – удаление загрязненного воздуха из помещения. Для этого воздух забирается непосредственно из зоны загрязнения, предотвращая его распространение через дыхательную зону работников. Примеры таких цехов включают металлургические предприятия, химические заводы и мебельные мастерские. Эффективная вытяжная вентиляция снижает риск возгораний и взрывов, а также уменьшает концентрацию пыли, дыма и газов, улучшая здоровье сотрудников. Перед выбросом в атмосферу удаляемый воздух должен проходить через фильтры и циклоны для очистки от вредных веществ​.
• Приточная вентиляция:Приточная вентиляция обеспечивает поступление свежего воздуха в чистую зону, что способствует поддержанию оптимального микроклимата и разбавлению вредных веществ до безопасных концентраций. В системах приточной вентиляции используются фильтры и воздухообработчики для очистки и кондиционирования поступающего воздуха​​.
• Местная вентиляция:Местная вытяжная вентиляция устанавливается таким образом, чтобы эффективно устранять загрязненный воздух непосредственно в местах его образования, предотвращая его распространение по всему помещению. Это особенно важно для рабочих мест, где выделяются опасные вещества, такие как пары химикатов, пыль или газ. Местная вентиляция должна быть оборудована защитными кожухами и капюшонами, закрывающими источник загрязнения.
• Комбинированная вентиляция:Для цехов, где в воздухе присутствуют газы, пыль и пары наряду с тепловыделениями, требуется комбинированное использование местной и общеобменной вентиляции. Это позволяет эффективно удалять загрязнители из зоны их образования и обеспечивать общий воздухообмен в помещении​.
• Специальные системы вентиляцииВ цехах, где образуется стружка или тяжелая минеральная пыль, необходимо предусмотреть специальные системы обеспыливающей вентиляции или аспирации. Эти системы обеспечивают удаление тяжелых частиц из воздуха, предотвращая их оседание и накопление на рабочих поверхностях и оборудовании.

Промышленные вентиляционные системы включают в себя разнообразные типы оборудования. Рассмотрим основные компоненты наиболее популярной системы - канальной приточно-вытяжной установки с механическим приводом:

Воздухозаборник:

• Предназначен для всасывания свежего воздуха снаружи.
• Включает наружную решетку, статическую камеру и фланец для соединения воздуховода.

Пусковая установка с центральным вентилятором:

• Подключается к сети 230В через однофазную розетку с заземлением.
• Обеспечивается баком для слива конденсата.

Каналы вентсистемы:

• Обеспечены тепловой и шумовой изоляцией для эффективной работы.

Фильтры:

• Используются для очистки как свежего, так и отработанного воздуха.

Дополнительно оборудование может включать рекуператоры, канальные нагреватели и охладители для улучшения микроклимата в цеху.

Основным агрегатом выступает приточно-вытяжная установка, к которой добавляются различные элементы:

Локальные вытяжки:

• Используются для улавливания загрязнителей в определенных зонах.

Воздуховоды:

• Отводят загрязненный воздух и распределяют очищенный воздух в системе приточной вентиляции.

Очистители и фильтры:

• Очищают воздух перед его циркуляцией по цеху.

Воздухозаборники:

• Обеспечивают точку притока свежего воздуха.

Вытяжная труба:

• Служит для вывода загрязненного воздуха из помещения.

При монтаже системы ключевую роль играет распределитель, который направляет воздух в отдельные вентиляционные каналы. Также важны элементы, такие как колена, патрубки, фланцы и тройники. Особое внимание следует уделить выбору вентиляторов, которые должны соответствовать проектным требованиям. Наиболее часто используются следующие модели:

Осевые вентиляторы:

• Обладают плавной регулировкой производительности.
• Применяются в системах с малым сопротивлением воздушному потоку.
• Подходят для настенной вытяжки и могут монтироваться на наружные стены.

Канальные вентиляторы:

• Используются в приточно-вытяжных установках.
• Обеспечивают тихую работу благодаря акустической изоляции.

Крышные вентиляторы:

• Устанавливаются на кровельных основаниях.
• Изготавливаются из стали с полимерным покрытием.
• Часто применяются в гипермаркетах и других крупных объектах.

Дополнительно системы могут оснащаться отопительным и охлаждающим оборудованием для поддержания оптимальных параметров микроклимата в цеху. При создании проекта вентиляции инженеры должны грамотно расположить каждую деталь в схему в соответствии с нормативами.

Система вентиляции в цехах может выполнять различные функции в зависимости от их назначения:

• Вентиляция цехов сборки или механообработки:Наиболее простой вариант — общеобменная приточно-вытяжная вентиляция с относительно небольшим расходом воздуха.
• Вентиляция деревообрабатывающих предприятий:Основная задача — удаление стружек, пыли и других отходов от мест обработки древесины. Для этого требуется мощная вытяжная вентиляция, которая эффективно удаляет вредные вещества и отделяет их от воздуха с помощью специальных устройств, таких как циклоны и фильтры, с последующим сбором отходов в бункеры.
• Вентиляция при сборке космических кораблей:Здесь вентиляция не только удаляет вредные отходы, но и поддерживает точную температуру в цехе. Для таких предприятий необходима мощная система кондиционирования воздуха, основанная на чиллерах с холодопроизводительностью до 4 МВт и более.
• Вентиляция металлургических предприятий:На таких крупных предприятиях, как цех при заводе металлоконструкций, устанавливаются вентиляторы с электрической мощностью до 1000 кВт каждый, а диаметры воздуховодов достигают 6 метров. Основная задача — удаление большого количества пыли и тепла.

При проектировании цехов различных типов, особое внимание уделяется организации вентиляции, так как она играет ключевую роль в обеспечении комфортных и безопасных условий труда. Вентиляционные системы различаются в зависимости от тяжести выполняемых работ, так как энергозатраты и выделение вредных веществ в воздухе существенно варьируются.

Особенности вентиляции:

Основные требования:

• Эффективное удаление тепла, влаги, пыли и газов, выделяемых в процессе работы.
• Поддержание температурного режима в пределах 18-20°C и оптимальной влажности.

Типы вентиляционных систем:

• Приточно-вытяжная вентиляция с механическими фильтрами и системами кондиционирования.
• Локальные вытяжные системы над рабочими местами, где происходит наибольшее выделение вредных веществ (например, сварочные посты).

Дополнительные меры:

• Установка систем рекуперации тепла для экономии энергии.
• Вентиляционные установки с регулируемым воздухообменом в зависимости от интенсивности работ и выделения вредных веществ.

Особенности вентиляции:

Основные требования:

• Максимально эффективное удаление тепла, пыли, газов и паров, выделяемых в больших объемах.
• Поддержание температурного режима в пределах 16-18°C, с учетом интенсивных физических нагрузок.

Типы вентиляционных систем:

• Мощные приточно-вытяжные системы с высокой производительностью.
• Локальные вытяжные системы и зональные вентиляционные установки для удаления вредных веществ непосредственно у источников их образования.

Дополнительные меры:

• Использование высокоэффективных фильтров для очистки воздуха от пыли и газов.
• Применение систем воздушного душирования (охлаждающих воздушных потоков) для поддержания комфортных условий на рабочих местах.
• Регулярный мониторинг качества воздуха с использованием датчиков для своевременного обнаружения превышения допустимых концентраций вредных веществ

Особенности вентиляции:

Основные требования:

• Эффективное удаление тепла, влаги, пыли и газов, выделяемых в процессе работы.
• Поддержание температурного режима в пределах 18-20°C и оптимальной влажности.

Типы вентиляционных систем:

• Приточно-вытяжная вентиляция с механическими фильтрами и системами кондиционирования.
• Локальные вытяжные системы над рабочими местами, где происходит наибольшее выделение вредных веществ (например, сварочные посты).

Дополнительные меры:

• Использование высокоэффективных фильтров для очистки воздуха от пыли и газов.
• Применение систем воздушного душирования (охлаждающих воздушных потоков) для поддержания комфортных условий на рабочих местах.
• Регулярный мониторинг качества воздуха с использованием датчиков для своевременного обнаружения превышения допустимых концентраций вредных веществ.

Микроклимат в цехах оценивается по оптимальным и допустимым параметрам, которые учитывают сезонные изменения.

Оптимальные параметры

При влажности в диапазоне 40-60%, оптимальные температурные и воздушные условия для разных типов работы таковы:

Холодный период года:

• Легкая работа: температура 21-24°C, скорость движения воздуха 0,1 м/сек.
• Работа средней тяжести: температура 17-21°C, скорость движения воздуха 0,2 м/сек.
• Тяжелая работа: температура 16-18°C, скорость движения воздуха 0,3 м/сек.

Теплый период года:

• Легкая работа: температура 22-25°C, скорость движения воздуха 0,1-0,2 м/сек.
• Работа средней тяжести: температура 20-23°C, скорость движения воздуха 0,3 м/сек.
• Тяжелая работа: температура 18-20°C, скорость движения воздуха 0,4 м/сек.

Допустимые параметры

Допустимые параметры менее строгие по сравнению с оптимальными. Несоблюдение этих параметров считается серьезным нарушением, так как условия охраны труда требуют строгого соблюдения микроклиматических норм. Нарушение этих норм приводит к перегрузкам, частым заболеваниям работников, а также может вызвать профессиональные и хронические заболевания.

В соответствии с трудовым законодательством, нарушение микроклиматических параметров на производстве может привести к закрытию предприятия до устранения нарушений. Поэтому при проектировании и эксплуатации производственных помещений эти нормы должны строго соблюдаться.

Существуют оптимальные нормы, обеспечивающие тепловой комфорт, и допустимые нормы. Эти нормы устанавливаются с учетом тепловых ощущений и поддержания теплового баланса организма без чрезмерного напряжения терморегуляции.

Оптимальные параметры микроклимата способствуют сохранению нормального функционального состояния организма, создают ощущение теплового комфорта и поддерживают высокий уровень работоспособности. Эти параметры особенно важны для рабочих мест, связанных с нервно-эмоциональным напряжением, таких как кабины операторов, пульты управления и залы вычислительной техники. Перечень рабочих мест, требующих соблюдения оптимальных микроклиматических параметров, определяется санитарными правилами и согласован с органами Роспотребнадзора.

Допустимые микроклиматические условия обеспечивают тепловое и функциональное состояние человека в течение 8-часовой рабочей смены. Хотя они могут вызывать тепловой дискомфорт и напряжение терморегуляции, эти условия не должны приводить к повреждению здоровья. Они применяются, когда технологические или экономические причины не позволяют обеспечить оптимальные параметры.

Нормирование параметров микроклимата в цеховых помещениях регулируется СанПиН 1.2.3685-21. Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест, учитывая интенсивность энергозатрат работников и сезоны года. Правила также определяют методы измерения и контроля микроклиматических условий.

Классификация работ по категориям основана на общих энергозатратах организма в Ваттах (Вт). Допустимые значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха на рабочих местах приведены в таблице 5.2 СанПиН 1.2.3685-21. Уровни интенсивности теплового облучения от производственных источников указаны в таблице 5.3 и пункте 32 СанПиН 1.2.3685-21. Интенсивность теплового облучения измеряется в Вт/м², а также в кал/минсм² и ккал/часм².

Оценка параметров микроклимата осуществляется врачом в рамках санитарно-эпидемиологического надзора. Измеренные параметры микроклимата, такие как температура, относительная влажность и скорость движения воздуха, сравниваются с нормативными значениями, указанными в СанПиН 1.2.3685-21.