Обзор современных систем вентиляции для производственных помещений

К фармацевтической отрасли относятся предприятия, выпускающие фитохимические и синтетические медикаменты: витамины, антибиотики, мази, аэрозоли и прочее. Также на фармзаводах производят дозированные медикаменты (таблетки, ампулы). Качество готовой продукции должно строго соответствовать требованиям стерильности, химической чистоты и стандартам GMP (good manufacturing practice). Также стандартом является ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля качества лекарственных средств». Неправильная работа вентиляции может привести к ухудшению качество продукции, остановке производства и серьезным финансовым потерям.

Система вентиляции производственных помещений в фармацевтике играет важнейшую роль в обеспечении очистки воздуха в различных зонах производства: весовых и распаковочных кабинах, комнатах для приготовления порошков, стерильных зонах и герметичных шлюзах. Все вышеперечисленные помещения относятся к зоне А с самыми высокими требованиями к чистоте воздушного пространства. В ее пределах действует ламинарный нисходящий поток воздуха, скорость которого – от 0,36 до 0,54 м/с. Вентсистема удаляет вредные пары и газы, выделяемые в процессе производства, что обеспечивает соблюдение норм охраны труда и санитарных стандартов, а также гарантирует безопасность сотрудников. Благодаря чистому воздуху повышается производительность труда и снижается усталость.

Ламинарные воздушные потоки отделяют стерильные зоны от других производственных зон. Воздух удаляется через пол, а подача осуществляется через потолок. Также нужно учитывать необходимость круглосуточной работы вентиляции.

Для чистых зон приток воздуха должен в два раза превышать мощность вытяжки. Отработанный воздух не будет возвращаться, если использовать кратное убывание избыточного давления.

Если фармацевтическое производство располагается в жилой зоне, то одной из ключевых функций вентиляции станет очистка отработанных воздушных масс перед их выбросом на улицу.

На металлургических предприятиях установлено большое количество оборудования: фрезерные, сверлильные и токарные станки, прессы и дробилки, а также стационарные сварочные посты и технологические линии большой протяженности. Главный нюанс - значительное тепловыделение от двигателей оборудования и подвижных узлов. Из-за высокой температуры это приводит к образованию паров охлаждающих и смазывающих жидкостей.

В ходе рабочих процессов выделяется металлическая пыль и различные токсичные примеси. Все эти аспекты необходимо учитывать при проектировании системы вентиляции на производстве.

Для металлургических цехов проектируются комбинированные системы вентиляции: местные вытяжки в местах избыточного тепловыделения и газовыделения, а также общеобменная система для повышения общего уровня влажности. Вентиляция не должна мешать технологическим процессам. Рекомендованные параметры микроклимата в цехе металлообработки в летнее время – температура не выше +28 °С, влажность - 55%, зимой – 15-20 °С и 75% соответственно. Скорость движения воздуха не должна превышать 0,5 м/с. Более подробно про вентиляцию в металлургических цехах можно прочитать в нашей статье.

Вентиляция в производственных помещениях химических заводов проектируется с учетом высоких требований и индивидуальных особенностей каждого из них. Принимают во внимание размеры здания, количество сотрудников, технологические процессы, концентрацию потенциально опасных зон и т.д. Основные требования изложены в СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», СП 2.2.1.1312–03 «Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий».

Задачей проектирования вентиляции химических производств является правильная конфигурация общеобменной и вытяжной установок, а также выбор оборудования, обеспечивающего эффективность и безопасность. Общеобменная вентиляция проектируется как механическая приточно-вытяжная система, поскольку естественный воздухообмен не гарантирует необходимого притока воздуха и не поддается регулировке.

Также на химических предприятиях обязательно используется приточная вентиляция. Свежий воздух должен поступать прямо в рабочие зоны.

Для повышения безопасности разрабатываются аварийные вентсистемы с применением оборудования с механическим побуждением. Основные компоненты вентиляции должны быть защищены от взрывов, пожаров, коррозии и химически агрессивных веществ, чтобы предотвратить их повреждение в нештатных ситуациях.

В особо опасных зонах, где происходит неконтролируемый выброс токсичных веществ, система вентиляции разрабатывается с дублированием основных вытяжных вентиляторов резервными.

Для некоторых видов промышленности крайне важно соблюдать повышенные требования к влажности. Сюда относятся текстильные фабрики, на которых устанавливаются два вида увлажнителей:

• Канальные пароувлажнители монтируются в вентканалы и впрыскивают водяной пар температурой выше 100°C в поток воздуха, одновременно увлажняя и обеззараживая его.
• Форсуночные распылители создают мелкодисперсный туман, работая по адиабатическому принципу. Вода, находящаяся под давлением гидравлического насоса, проходит через форсунки с микроотверстиями, превращаясь в аэрозоль. Легкая туманная взвесь подается в вентиляционный канал, мгновенно увлажняя и дополнительно охлаждая воздух.

В текстильной промышленности основными загрязнителями воздушной среды являются токсичные газы, большое количество пыли, пар и повышенное тепловыделение. Источники тепла – производственные машины с электродвигателями, обрабатываемый материал, сотрудники цеха, нагрев от солнца в летнее время года. Ряд производственных процессов сопровождается повышенным выделением влаги (крашение, отбеливание, отпаривание). Сочетание повышенной температуры и влажности создает сильный дискомфорт, нарушает технологические процессы и приводит к браку продукции.

В цехах отделки вырабатываются различные химические вещества (оксид углерода, хлор, оксиды азота, сернистый газ), которые обычно тяжелее воздуха и скапливаются в нижней части помещений. Это вызывает удушье и головную боль, сильное раздражение дыхательных путей и глаз.

Помимо приточно-вытяжной вентиляции, в цехах текстильных фабрик обязательно устанавливается вытяжная вентиляция для очистки воздуха и удаления пыли. Система очистки оснащается многоступенчатыми фильтрами.

На автомобильных заводах воздух непрерывно насыщается маслами, растворителями, пылью от шлифовки и абразивных материалов, дымом от сварки, а также парами топлива и других химикатов. Без качественного воздухообмена эти загрязнители накапливаются, создают угрозу для здоровья сотрудников и снижают производительность труда.

В этой сфере, кроме приточно-вытяжной установки, рекомендуем применять вытяжные системы вентиляции с рекуперацией, что обеспечит эффективное удаление тепла и загрязняющих веществ, таких как масла, растворители, пыль и дым от сварки. Особенно важно использовать высокоэффективные теплообменники для регулировки температуры воздуха и влажности в рабочих зонах. Это способствует созданию комфортной и безопасной рабочей среды.

Подробнее о вентиляции на автопроизводствах можно прочитать здесь.

Производство мебели включает скрепление столярных изделий, склеивание древесины, используется пластик, кожа, металл, и т.д. Из-за этого в условиях недостаточной вытяжной вентиляции возникает увеличенное содержание формальдегида в рабочих зонах, что превышает предельно допустимую концентрацию в 0,05 мг/м3.

В цехах деревообработки мебельного производства устанавливают агрегаты вентиляционной очистки аспирационного типа. Делается это под конкретный технологический цикл, что помогает качественно очищать не только воздушную среду от дисперсной пыли и стружки, но и деревообрабатывающее оборудование, надолго сохраняя его рабочее состояние.

Вытяжная система будет эффективно удалять пыль, испарения клея и другие вредные вещества, образующиеся в процессе обработки древесины и изготовления мебели. Приточная вентиляция необходима для поддержания оптимального воздушного режима и предотвращения накопления загрязнений в зоне рабочих мест. Система должна быть спроектирована с учетом специфики производственного процесса.

Полиграфические предприятия работают в условиях, где влажность, уровень пыли, температура и частота обновления воздуха напрямую влияют на сохранность материалов и качество производимой продукции. Эффективная вентиляция в производственном помещении типографии является необходимостью. Для обеспечения этого устанавливается воздухообменный комплекс, отвечающий различным критериям и стандартам качества воздуха в помещениях типографий.

Воздухообмен в типографиях направлен на поддержание ряда параметров:

• оптимальная влажность: 30—60% при суточном колебании в 5%;
• температура:17—19˚C;
• удаление примесей из воздушного пространства.

Вентиляция в производственных помещениях на таком предприятии включает кондиционеры, чиллеры, фанкойлы, приточные и вытяжные каналы с решетками, потоки от которых направляются поперек стеллажей с печатной продукцией для обеспечения равномерного обдува.

Система вентиляции в производственном помещении, где изготавливаются изделия из пластмассы, должна эффективно удалять токсичные пары и газы. Основные компоненты вентиляционной установки – это высокоэффективные вытяжки, обеспечивающие достаточный воздухообмен в зоне производства. Приток рассчитывается с учетом объема и характера вредных выбросов для минимизации их накопления в рабочей зоне.

Производство пластмассы требует строгого регулирования теплового режима. Для охлаждения используются теплообменники, которые работают на основе воды или масла. В процессе экструзии полимерный материал подвергается высокотемпературному нагреву для формовки, после чего быстро охлаждается для фиксации формы.

Кондиционирование помещений предотвратит перегрев техники и оборудования, повысит их надежность и производительность.

Специальные фильтры очищают воздушное пространство от частиц различного размера и химических соединений. Это помогает не только соблюдать нормы СанПин, но и повышать эффективность производственных процессов за счет поддержания здоровой и безопасной рабочей среды.

• Теплообменник в рекуператоре передает тепловую энергию от вытяжного воздуха к приточному. Наиболее распространены пластинчатые, роторные и трубчатые теплообменники.
• Приточные и вытяжные вентиляторы обеспечивают движение воздуха через теплообменник.
• Фильтры удаляют загрязнения из воздуха, предотвращая их попадание в теплообменник и снижая риск загрязнения системы.
• Автоматическая система управления контролирует работу вентиляторов и регулирует потоки воздуха для оптимального теплообмена.

Преимущества рекуперации тепла:

• Использование до 80% энергии вытяжного воздуха, что значительно снижает потребность в дополнительных источниках тепла или холода.
• Уменьшение нагрузки на отопительные и охлаждающие системы приводит к снижению общего энергопотребления.
• Приточный воздух подогревается или охлаждается за счет тепла вытяжного воздуха, что помогает поддерживать стабильную и комфортную температуру.
• Система контролирует влажность воздуха, поддерживая оптимальный баланс.
• Меньшее потребление энергии для отопления и охлаждения снижает выбросы CO2.
• Фильтры в рекуперационных системах улучшают качество приточного воздуха, уменьшая концентрацию загрязняющих веществ.
• Использование рекуператора уменьшает тепловые нагрузки на основные системы отопления и охлаждения, продлевая срок службы.
• Экономия на энергоресурсах и снижение эксплуатационных расходов делают системы рекуперации тепла экономически выгодными в долгосрочной перспективе.
• Инвестиции в системы рекуперации окупаются в течение нескольких лет за счет снижения затрат на энергию.

Системы фильтрации широко применяются на всех объектах с принудительной вентиляцией с целью обеспечения чистоты воздушного потока. Они предназначены для эффективной очистки как приточного, так и вытяжного воздуха от пыли и других загрязнений. Обеспечение свежего воздуха, освобожденного от частиц пыли, играет важную роль в поддержании комфортной рабочей атмосферы, а также защиты вентиляционного оборудования от износа.

Чаще всего используются фильтры канального типа, которые представляют собой кассеты, размещаемые в корпусе вентиляционной системы за воздушной заслонкой перед вентилятором. Возможно применение как в приточных, так и в вытяжных установках. Фильтры различаются по диаметру волокон, размеру частиц, которые они задерживают, и скорости воздушного потока.

Производственные процессы, сопровождающиеся значительным образованием пыли (например, производство древесной стружки или муки), требуют установки циклонов.

Циклон или "улитка" работает на принципе инерции для очистки воздушной среды от пыли и других частиц. При входе в устройство воздушный поток направляется в верхнюю часть корпуса, где начинает вращаться. В результате центробежная сила выталкивает частицы пыли к внутренним стенкам циклона, где они осаждаются. Очищенный воздух проходит через фильтр и выходит наружу. Этот процесс эффективно удаляет загрязнения из воздушного потока, обеспечивая более чистую и безопасную рабочую среду.

Перекрестное загрязнение (или кросс-контаминация) — это процесс переноса загрязнений с одного объекта или зоны на другой, как на территории предприятия, так и за его пределами.

На пищевых производствах данная проблема особенно критична. Микроорганизмы, химические вещества, аллергены и другие загрязнители при перемещении могут вызвать большие проблемы с качеством продукции.

Для предотвращения перекрестного загрязнения на производстве используются специализированные шлюзы и вытяжные системы. Кроме того, необходимо минимизировать риск рециркуляции неочищенного или частично очищенного воздуха.

Проектирование и установка вентиляции производственного помещения требуют учета множества технических и эксплуатационных аспектов. Перечислим основные шаги:

• На первом этапе проводится детальный анализ технологических процессов, особенностей выделения загрязняющих веществ, тепловыделений и влажности в различных зонах производственного объекта.
• В зависимости от специфики производства выбирают подходящий тип вентиляции: приточную, вытяжную или приточно-вытяжную. Для цехов с выделением вредных веществ устанавливают локальные вытяжки.
• Далее рассчитывается кратность воздухообмена, необходимая для поддержания нормативных показателей качества воздуха. Расчет учитывает объемы помещения, количество работающих людей, выделяемого тепла и вредных веществ.
• На основе расчетов воздухообмена и характеристик загрязнений подбираются вентиляторы, воздуховоды, фильтры и другие компоненты вентиляционного устройства. Например, для улавливания мелкодисперсной пыли применяются фильтры тонкой очистки, а для удаления газов – специализированные адсорберы.
• Воздуховоды проектируются с учетом минимизации потерь давления и обеспечения равномерного распределения воздуха по всем зонам помещения. При этом учитываются материалы, устойчивые к коррозии и агрессивным химическим веществам.
• Вентиляционная система для производственных помещений интегрируется с технологическими процессами и оборудованием (вытяжными шкафами, сварочными постами или станками с числовым программным управлением).
• Монтаж системы проводится в строгом соответствии с проектом. После установки выполняются пусконаладочные работы, включающие проверку работоспособности всех компонентов, настройку режимов работы и контроль эффективности воздухообмена.
• Современные вентиляционные устройства оснащены средствами автоматизации для поддержания заданных параметров микроклимата. Это включает датчики температуры, влажности, концентрации вредных веществ и системы управления, позволяющие оперативно реагировать на любые изменения условий.
• Все этапы проектирования и установки выполняются с соблюдением действующих санитарных и экологических норм. Это включает контроль выбросов вредных веществ в атмосферу и поддержание качества воздуха в пределах допустимых значений.

• Регулярно проводятся осмотры всех компонентов вентсистемы, включая вентиляторы, фильтры, воздуховоды, датчики и системы управления. Это поможет выявить и устранить возможные неисправности на ранних стадиях.
• Фильтры требуют периодической очистки и замены, чтобы поддерживать оптимальный уровень фильтрации и предотвращать засоры, которые могут снижать производительность системы.
• Вентиляторы, приводы и клапаны необходимо регулярно проверять и настраивать для обеспечения их корректной работы. Это включает смазку подшипников, проверку ремней и регулировку приводов.
• Датчики температуры и влажности калибруются для обеспечения точности измерений и корректной работы системы управления.

В холодном климате необходимы технически грамотные решения для обеспечения эффективной и надежной работы вентиляции:

• Воздуховоды оборудуются высококачественной теплоизоляцией для минимизации теплопотерь и предотвращения образования конденсата.
• Калориферы или электрические нагреватели на входе приточных систем предварительно подогревают наружный воздух до безопасной температуры.
• Частотные преобразователи применяются для регулирования скорости вентиляторов с целью поддержания оптимального воздухообмена и энергосбережения в условиях переменных температур.
• На наружных элементах системы устанавливаются нагревательные элементы или специальные покрытия, чтобы предотвратить обледенения и засоры.
• Использование увлажнителей и осушителей воздуха поддерживает стабильный уровень влажности, что препятствует возникновению коррозии оборудования.
• Резервное теплоснабжение (дополнительные котлы или тепловые насосы) обеспечит бесперебойную работу системы в экстремально холодную температуру.