Системы вентиляции производственных помещений: общие значения

Вентиляция производственных помещений, будь то здания, фабрики, цеха или заводы, представляет собой сложную задачу проектирования. Единого универсального метода для этой задачи не существует. Формирование микроклимата в производственных помещениях непосредственно связано с поддержанием оптимального температурно-влажностного режима. В ходе технологических процессов в воздухе окружающем рабочие места происходит выделение различных загрязняющих веществ: твердых частиц, газов, паров, туманов и жидких аэрозолей. Также возникают проблемы с отводом тепла и водяного пара.

Эти загрязнения могут привести к различным проблемам:

• угрозам для здоровья и безопасности работников из-за раздражающих, аллергенных, токсичных, канцерогенных, радиоактивных, пожароопасных свойств веществ;
• чувству дискомфорта и недомогания;
• возникновению взрывов и пожаров из-за превышения допустимых концентраций горючих, взрывоопасных компонентов;
• ускоренному износу, повреждению и выходу из строя оборудования.

В связи с этим важно создать на заводских цехах подходящие условия труда, включая не только оптимальную температуру воздуха, соответствующую физическим усилиям и времени года, но и поддержание безопасного уровня концентрации загрязняющих веществ.

В производственных условиях искусственная вентиляция становится необходимостью для эффективного удаления вредных веществ, выделяемых в ходе производственных процессов. Отличаясь от естественной вентиляции, механическая система позволяет удалять загрязнители прямо у источника их образования, что обеспечивает оптимальные условия труда и контролирует параметры микроклимата. Использование искусственной вентиляции на производстве не только обеспечивает безопасность работников, но и позволяет снизить концентрацию токсичных выбросов, что существенно влияет на общее качество воздуха в помещении. Для достижения этой цели могут применяться различные типы вентиляционных систем, каждая из которых адаптирована под конкретные условия и требования производства.

В производственных условиях механическая вентиляция разделяется преимущественно на три вида, каждый из которых решает определенные задачи:

• Приточная вентиляция производственных помещений: Эта система обеспечивает полную термовлажностную обработку воздуха. Для очистки воздуха устанавливаются специальные воздушные фильтры, которые эффективно удаляют как пыль, так и химические соединения. Очищенный воздух направляется в зоны пребывания людей, а при необходимости применяются дополнительные решения, такие как вентиляция с форсунками, особенно в помещениях с препятствиями для обычных воздушных потоков.
• Вытяжная вентиляция производственных помещений: Вентиляция цехов с различными типами загрязнения требует специального подхода. Одним из ключевых отличий таких систем является наличие вредных веществ в вытяжном воздухе. Они должны быть расчитаны на высокую мощность, иметь повышенную герметичность и коррозионную стойкость. Отличным решением является размещение вытяжных вентиляторов в конце системы для поддержания отрицательного давления.
• Система приточно-вытяжной вентиляции производственных помещений: Она объединяет вышеперечисленные приточные и вытяжные виды систем вентиляции. Эта система обеспечивает воздухообмен в помещении за счет создания движения воздушных масс с помощью вентиляторов. Они забирают свежий воздух извне и удаляют отработанный. Качество воздуха поддерживается за счет фильтрации и эффективного распределения по всему пространству помещения. Кроме вентиляторов, необходимо учитывать инвестиции в устройства для контроля температуры и влажности воздуха, такие как обогреватели, охладители, осушители и увлажнители.

При расчете приточно-вытяжной вентиляции на производстве, ключевым этапом является систематизация данных и анализ основных параметров помещений. Вот несколько шагов, которые помогут начать проектирование механической вентиляции:

• Сбор данных: Получите поэтажные планы помещений, выделите зоны, обслуживаемые механической и естественной вентиляцией.
• Определение потоков воздуха: Укажите зоны, куда будет подаваться свежий воздух, и места, откуда будет удаляться загрязненный воздух.
• Характеристики помещений: Определите тип и объем каждого помещения, учтите особенности производственного процесса.
• Расчет потоков воздуха: Составьте баланс воздуха для каждой зоны, определите необходимый объем приточного и вытяжного воздуха.
• Учет теплопотоков: Проанализируйте тепловые нагрузки от людей и оборудования, учитывая их вклад в общий тепловой баланс помещения.
• Определение источников загрязнений: Основной фокус должен быть на точном определении и размещении источников выбросов, что позволит эффективно организовать систему вентиляции и обеспечить безопасные условия работы.

Местная вентиляция помещений, известная также как зональная вентиляция, находит широкое применение в различных отраслях промышленности, где имеются конкретные участки с непрерывным выбросом загрязнений. Она эффективно проветривает и изолирует определенные зоны, такие как сварочные цеха, покрасочные камеры и зоны упаковки. Главная задача местной вытяжки - удаление вредных и опасных веществ с максимальной близостью к источнику их образования.

Основными элементами этой системы являются вытяжные зонты, насадки, колпаки и кожухи, которые соединены с вентиляционными каналами, направленными к устройствам очистки отработанного воздуха. Поток воздуха создается с помощью вытяжных вентиляторов.

Тепловые завесы из воздуха представляют собой еще один эффективный способ местной вентиляции. Они применяются в местах с интенсивным движением, где постоянно открываются и закрываются входные двери, чтобы предотвратить потерю тепла. Мощные тепловые агрегаты создают плоский воздушный поток, разделяющий два помещения с разной температурой.

Еще одним эффективным решением является местная вытяжка с использованием специальных отсосов. Эта система состоит из вентиляторного узла, гибкой и герметичной трубы, всасывающего патрубка и уравновешивающего механизма. Она обеспечивает оперативное удаление вредных паров и газов, образующихся в процессе работы, с помощью герметичных труб, выводя их за пределы помещения.

В отраслевых стандартах предъявляются строгие требования к системам вентиляции производственных объектов, направленные на обеспечение безопасности и комфорта работников. Вот некоторые из них:

• Предельно допустимая концентрация (ПДК): Задает максимально допустимое значение концентрации вредных веществ в воздухе, чтобы их воздействие на здоровье человека не превышало норму в течение рабочего времени.
• Воздухообмен: Требует постоянного замещения воздуха в помещениях для поддержания оптимальных параметров микроклимата и уменьшения концентрации загрязнителей. В кондиционируемых помещениях воздухообмен должен быть не менее половины времени в час.
• Направление воздушного потока: Запрещает направление воздушного потока напрямую на рабочие места, чтобы избежать непосредственного воздействия вентиляции на работников.
• Предотвращение сквозняков и экстремальных температур: Вентиляционные системы должны обеспечивать комфортные условия работы, не вызывая сквозняков, охлаждения или перегрева помещений, за исключением аварийных ситуаций.

В производственных помещениях соблюдение определенных норм воздухообмена играет ключевую роль. Рекомендуемые параметры микроклимата и воздухообмена зависят от характера производства:

• Пищевая промышленность: для этой отрасли оптимальная температура составляет 22÷27°С, а относительная влажность - 60÷70%. Эти значения поддерживают необходимые условия для производства пищевых продуктов, обеспечивая сохранность и качество.
• Малярные цеха: в таких помещениях рекомендуется поддерживать температуру в пределах 22 ÷ 24°С и относительную влажность 50 ÷ 70%. Это способствует оптимальным условиям для работы с красками и лаками.
• Бумажная промышленность: для этого сектора характерны температурные условия от 22÷24°С и относительную влажность 50÷65%. Эти значения обеспечивают оптимальные условия для производства бумажной продукции, предотвращая деформацию и дефекты в материалах.
• Производство оптики: в таких помещениях рекомендуется поддерживать температуру на уровне 25°С и относительную влажность 70÷80%. Это важно для предотвращения деформации и повреждения оптических материалов.

Необходимость соблюдения данных стандартов обусловлена гигроскопичностью материалов, используемых в производстве, что требует определенных условий воздухообмена для обеспечения их качественной обработки.

Аварийная вентиляция на производстве представляет собой важную часть противопожарной защиты, обеспечивая эффективное удаление дыма в случае возгорания. Ключевым элементом системы являются дымовые заслонки, которые активируются автоматически при обнаружении пожара либо вручную. Они открываются для воздушного потока, способствуя выбросу дыма из помещения и притоку свежего воздуха.

Система дымоудаления выполняет несколько важных функций:

• Защита конструкции здания: Путем снижения температуры дыма в верхней части помещения предотвращается повреждение строительных конструкций и разрушение здания.
• Обеспечение безопасности эвакуации: Улучшение видимости и уменьшение плотности дыма создают условия для эффективной эвакуации людей и работы спасательных служб.

Датчики аварийных сигналов реагируют на повышенную температуру или наличие дыма в помещении, включаясь в работу в соответствии с настройками системы. После получения сигнала системы безопасности контролируют все процессы, необходимые для обеспечения безопасности на производстве.

Классификация систем вентиляции для производственных целей включает в себя несколько основных типов:

• Общеобменная (смесительная или вытесняющая) вентиляция, которая обеспечивает непрерывный обмен воздуха в помещении за счет смешивания свежего воздуха с отработанным и его вытеснения.
• Приточно-вытяжная система, которая обеспечивает поступление свежего воздуха в помещение и одновременное удаление отработанного воздуха.
• Местная вентиляция, направленная на удаление загрязненного воздуха сразу у источника его образования, что особенно важно в производственных условиях.
• Централизованные установки, предназначенные для обслуживания нескольких станций или секторов производства.

Дополнительно к канальным системам существует мобильное оборудование, включающее фильтрующие устройства с рециркуляцией воздуха. Это удобно в размещении и позволяет экономить энергию за счет повторного использования воздуха.

Децентрализованная вентиляция представляет собой бесканальные приточно-вытяжные установки, которые эффективно обогревают и вентилируют большие производственные помещения. Воздух поступает сверху и направляется к полу, а управление осуществляется через панель, обеспечивая фильтрацию, нагрев и охлаждение воздуха с использованием теплообменника.

Разнообразие вытяжек для производственных помещений включает следующие типы:

• Подвесные: устанавливаются в потолочной зоне.
• Встраиваемые: могут интегрироваться непосредственно в оборудование.
• Настенные: размещаются на стене над источниками выброса.
• Островные: монтируются возле источника выброса канцерогенов.
• Угловые: используются в случае ограниченной полезной площади в цехах.

Эффективность оборудования определяется не только его конфигурацией, но и мощностью вытяжки. В крупных цехах с большим количеством рабочих мест эффективным решением является центральная вентиляционная система с общей сетью каналов и отдельными точками вытяжной вентиляции. Воздуховоды, предназначенные для сбора паров, газов и пыли, располагаются под потолком или вдоль стен помещений. К ним подключаются гибкие шланги локальных вытяжек. Важным аспектом в таких конструкциях является обеспечение жесткости всей системы и герметичности резиновых уплотнительных фартуков.

Вытяжные улитки - это вентиляторы, способные создавать повышенное давление и перемещать воздух на большие расстояния. Они применяются в промышленных установках с сложной конфигурацией воздуховодов, что помогает снизить потери давления в магистральных линиях.

Очистка удаляемого воздуха происходит многоступенчато с использованием различных фильтров, таких как циклоны, электрофильтры, мешочные или рамные пылеуловители, а также картриджные фильтры. Это обеспечивает эффективное удаление пыли различной фракции и других загрязнений из воздуха.

Существуют две основные группы промышленных вентиляторов: осевые и центробежные.

Осевые вентиляторы направляют воздух параллельно оси вращения ротора, в то время как центробежные устройства изменяют направление воздушного потока на 90 градусов. Эта особенность позволяет повысить эффективность работы вентиляторов.

Осевые вентиляторы широко применяются в оптовых складах и некоторых производственных помещениях, тогда как центробежные вентиляторы чаще встречаются на крупных промышленных объектах, таких как столярные, сварочные или малярные цеха, где требуется эффективное удаление загрязнений.

Промышленные вентиляторы обычно оснащаются устройствами для дистанционного управления и работают от электрического тока. Они также могут быть интегрированы в системы противопожарной защиты и дымоудаления. Установка многих из них требует специализированного оборудования и опытных специалистов.

На крупных производственных объектах часто устанавливают несколько вентиляторов рядом друг с другом вместо одного крупного устройства. Это обеспечивает гибкость в управлении и позволяет поддерживать работу системы даже в случае отказа одного из устройств.

Принцип работы естественной вентиляции основан на использовании разницы температур внутри и снаружи здания. Как это работает на практике? Просто: когда температура внутри помещения значительно выше, чем снаружи, происходит естественный приток воздуха. Под действием разницы давлений теплый воздух притягивает внутрь холодный воздух с улицы, заменяя использованный воздух на свежий. Однако для этого необходимо соблюсти определенные условия:

• Внутренняя температура должна быть на несколько градусов выше, чем на улице, примерно на 12°С.
• Здание должно иметь свободные пути для воздушного потока извне (такие как открытые окна или специальные воздухозаборники) и пути для выхода воздуха наружу (вентиляционные отверстия и дымоходы в помещениях).

Естественная вентиляция и аэрация необходимы, например, в цехах, где используются открытые печи для отопления. Для работы этой системы в зимнее время оконные стеклопакеты должны быть оснащены воздухозаборниками. Потери тепла при естественной вентиляции составляют около 30% больше, чем при механической вентиляции.

Тип вентиляции (естественный или механический) зависит от типа производства и используемых веществ. Механическая вентиляция используется там, где есть опасность для здоровья работников, возможность пожара или иные опасности. Она обеспечивает активное перемещение воздуха с использованием вентиляторов. Системы механической вентиляции могут быть вытяжными, приточными или комбинированными.

На производственных объектах значительную роль играет общеобменная вентиляция, которая способствует разведению загрязняющих веществ воздуха до безопасных уровней. Это решает проблемы, связанные с неконтролируемым выбросом веществ. Также важно учитывать риск утечки вредных веществ при использовании локальной вытяжной вентиляции.

Проектирование и установка производственной вентиляции - это сложная задача, требующая внимательного подхода как со стороны проектировщиков, так и со стороны заказчиков. На крупных производственных объектах система вентиляции составляет значительную часть эксплуатационных расходов и может существенно влиять на себестоимость продукции и услуг. Поэтому выбранное оборудование должно обладать оптимальным соотношением цены и качества, а также обеспечивать быструю окупаемость в случае модернизации.

Процесс монтажа промышленной вентиляции включает несколько этапов:

• Разработка проекта вентиляции - первоочередный шаг, определяющий успешную работу системы в будущем. Проект должен соответствовать всем нормам и требованиям, установленным нормативными и отраслевыми документами. Для эффективной очистки воздуха необходимо учитывать количество и тип загрязняющих веществ, характерных для конкретного производства. Важно учесть их источники образования, температуру и плотность. Только так можно разработать систему вентиляции, наиболее эффективно справляющуюся с поставленными задачами.
• Далее проводится паспортизация подобранного оборудования. Паспортизация вентиляционных систем производственных помещений представляет собой процесс проверки и оценки состояния систем перед их вводом в эксплуатацию. Она включает выполнение всех необходимых аэродинамических испытаний и заполнение технического паспорта объекта проверки специалистами пусковой наладки.
• Комплексный и оперативный монтаж системы вентиляции в производственных помещениях. Этот этап включает в себя установку всех компонентов вентиляционной системы в соответствии с проектом.
• Пуско-наладка промышленной вентиляции на предприятии. После завершения монтажа систему необходимо ввести в эксплуатацию и проверить ее работоспособность.
• Обучение работников производственных предприятий. Важной частью завершающего этапа является обучение персонала, который будет отвечать за эксплуатацию и обслуживание системы вентиляции.

Расчет вентиляции для производственных помещений - это важный этап, требующий точных методов и инструментов. Использование упрощенных подходов может привести к серьезным последствиям, таким как взрывы, пожары или угроза для жизни людей. Поэтому необходимо определять объем воздуха с помощью точных расчетных методов, учитывая тип загрязнения, характерного для данного помещения.

Расчет по избытку тепла:

Для определения объемного расхода воздуха по теплопритокам используется формула, учитывающая разницу температур в притоке и оттоке. Температура оттока зависит от способа вентиляции помещения.

Расчет для взрывоопасных или токсичных производств:

Для таких объектов необходимо учитывать выброс загрязняющих веществ и допустимую концентрацию в воздухе. Коэффициент неравномерности выхода загрязняющих веществ влияет на расчетный объем вентиляционного воздуха.

Расчет по избытку влаги:

Учитывается максимальный поток водяного пара, выбрасываемого в помещение, и разница содержания водяного пара в притоке и оттоке.

Расчет по выделениям от персонала:

Для определения необходимого объема воздуха учитывается количество работников и расход воздуха на одного сотрудника в час.

Детальные формулы для каждого типа расчета вентиляции, а также подробные объяснения и методики, приведены в другой статье, предназначенной специально для этого. В этой статье были описаны основные принципы и подходы к расчету вентиляции в производственных помещениях.

Управление вентиляционными системами осуществляется с применением специализированных наборов автоматики, решающих ряд ключевых задач:

• Параметризация и ввод системы в эксплуатацию с использованием конфигуратора, обеспечивающего гибкость в настройке.
• Управление работой вентиляционно-бытовой вытяжки, вытяжного шкафа и технологических вытяжек с помощью одного контроллера.
• Полный контроль над функционированием вытяжных шкафов, включая мониторинг и регулирование.
• Возможность управления инвертором вентилятора в зависимости от количества активных вытяжек.
• Дополнительные функции, такие как контроль температуры, уровня CO2, качества воздуха, а также использование НЕРА-фильтров и канальных нагревателей.