Организация вентиляции производственных пространств: основные принципы воздухообмена
Главная функция вентиляции в производственных помещениях заключается в удалении загрязненного воздуха и подаче свежего. Она обеспечивает создание комфортной воздушной среды в цехах и офисах, соответствующей всем установленным нормативам.
Оценить важность эффективной вентиляционной системы крайне сложно. Неужели вы не согласитесь, что только в атмосфере чистого воздуха и с оптимальными температурными и влажностными условиями можно добиться увеличения производительности труда?
Для того чтобы организовать эффективный воздухообмен в здании, необходимо разобраться в различных типах и особенностях работы вентиляционных систем.
Мы расскажем о принципах работы как естественной, так и механической вентиляции, а также о локальном вентилировании рабочих зон и методах расчета воздухообмена.
Виды вентиляционных систем
Существующие вентиляционные системы можно классифицировать по четырем основным критериям:
- Метод перемещения воздуха: вентиляция может быть природной, механической или комбинированной, где применяются оба подхода одновременно.
- Направление воздушного потока: вентиляционные системы делятся на приточные, вытяжные и приточно-вытяжные.
- Определение места действия: системы можно разделить на общеобменные, местные и комбинированные.
- Функциональное назначение: выделяются рабочие и аварийные системы.
При проектировании вентиляции для рабочих мест на производстве руководствуются стандартами, указанными в СНиП 41-01-2003. Системы естественного и механического воздухообмена работают по разным принципам.
Когда естественная вентиляция зависит от таких факторов, как температура и ветер, что не в силах контролировать человек, то принудительная вентиляция требует активного участия человека для ее функционирования.
Вентиляция производственных помещений — это необходимый элемент для оборудования цехов, который зависит от условий производства и его категории по рискам пожара и взрыва.
Производственные зоны обычно оснащаются механическими или комбинированными системами, где движение воздуха осуществляется с помощью вентиляторов.
Свежий воздух поступает в цехи через воздуховоды, которые дополнительно могут быть оборудованы фильтрами и подогревателями.
Системы могут быть общими и локальными в зависимости от схем подачи очищенного воздуха. Локальные системы нацелены на конкретные рабочие места.
Вентиляционные системы могут работать совместно с кондиционерами, что важно учитывать при выборе оборудования по мощности и функциям.
В установках для обработки воздуха вентиляторы могут находиться как в приточной, так и в вытяжной части, однако они функционируют лишь в одном режиме: либо для подачи воздуха, либо для его удаления.
Для создания вентиляционных систем производят разнообразные стальные компоненты, которые собираются подобно конструктору.
Воздуховоды, вытяжные купола и зонты обычно изготавливают из пластика, так как пластиковые элементы легче монтировать и эксплуатировать, к тому же они дешевле и проще подлежат замене.
Принципы работы естественной вентиляции
Естественная вентиляция, осуществляемая по простому принципу проветривания, происходит без вмешательства человека. Она возможна, когда ограждения имеют недостаточную плотность, позволяя воздуху поступать как снаружи, так и изнутри.
Направление воздушного потока зависит от давления: если внешнее давление выше, чем внутреннее, то чистый воздух поступает внутрь, иначе — теплый воздух уходит наружу. Эти процессы обычно происходят одновременно.
К большим преимуществам естественной вентиляции относится то, что ее устройство не требует значительных финансовых затрат на оборудование или электропитание. Это самый простой из существующих методов.
Однако несоответствующая естественная вентиляция не может обеспечить комфортные условия для людей и рабочих машин. Для этого необходимы специально разработанные системы.
Организованная естественная вентиляция осуществляется за счет аэрации или дефлекторов, с помощью которых происходит как подача, так и удаление воздуха из помещений через проемы или воздуховоды.
При обсуждении вентиляции на производстве подразумевают не только оборудование, но и его обслуживание, а также целый комплекс мероприятий по созданию здорового микроклимата.
Аэрация как метод естественной вентиляции
В производственных помещениях, где в процессе работы выделяется много тепла, аэрация включает воздухообмен через окна и световые фонари под действием температурного и ветрового давления. В холодных помещениях ассимиляция воздуха происходит только за счет ветра.
При организации аэрации важно учитывать розы ветров, чтобы предотвратить попадание вредных выбросов из соседних предприятий. Необходимо обеспечить выход вредных газов и паров через световые фонари.
Оптимальные условия для вентиляции создаются при расположении здания с наветренной стороны относительно опасного производства. Автоматизация открытия и закрытия фрамуг позволит эффективно управлять ими изнутри.
Различное их расположение дает возможность регулировать подачу свежего воздуха. Аэрация — оптимальный выбор для больших объемов помещений, в которых из-за высокой стоимости невозможно использовать механическую вентиляцию.
В отдельных случаях аэрацию можно организовать на основе естественной тяги, в этом помогут светоаэрационные фонари.
Минимальная рекомендованная высота подачи воздуха при таком типе вентиляции составляет 0,3 м, а максимальная — 1,8 м в теплый период и 4 м в холодный. Идеальным вариантом будут форточки специальной конструкции, расположенные на трех уровнях: в теплую погоду свежий воздух поступает снизу, а отработанный уходит сверху.
Средний уровень форточек обеспечивает приток воздуха при отрицательных температурах, что позволяет ему прогреваться, пока он достигает пола.
При необходимости удалять большой объем воздуха, требуется установка крупных дефлекторов или нескольких меньших, которые обеспечат необходимую производительность.
В небольших производственных помещениях установка дефлекторов на каналах или трубах вытяжки позволяет эффективно удалять отработанный воздух из залов, где организовано общеобменное вытяжное оборудование.
Их также применяют для удаления горячих газов от печей или прессов, учитывая направление господствующего ветра.
Механическая вентиляция
Механическая вентиляция, являясь более развитой по сравнению с естественной, требует значительных расходов на оборудование и его эксплуатацию. В нее могут быть включены устройства, предназначенные не только для очистки, но и для ионизации, увлажнения и подогрева воздуха.
К компонентам механической вентиляции относятся: воздухозаборная шахта, калорифер, подача воздуха, вытяжной вентилятор, воздуховоды вытяжной установки, вентканалы, циклон.
Механическая вентиляция может быть приточной, вытяжной или комбинированной.
Ее преимущества очевидны:
- Обеспечение забора чистого воздуха и его дальнейшей обработки — подогрев, сушку или увлажнение;
- Перемещение воздушных масс на большие расстояния;
- Поставка очищенного воздуха непосредственно на рабочие места;
- Удаление загрязнений и его очистка;
- Независимость работы — эффективность не зависит от внешних условий.
Как правило, вытяжные и приточные системы работают совместно, хотя иногда рекомендуется использовать лишь один из двух типов.
Основная задача приточной вентиляции — обеспечивать рабочие помещения воздухом, положительно влияющим на здоровье работников.
Такую вентиляцию используют в тех случаях, когда производственные процессы сопровождаются высоким тепловыделением и небольшим содержанием вредных веществ. Чистый воздух, который поступает через воздуховоды, распределяется по рабочим местам с помощью специальных распределительных насадок.
Системы, отвечающие за выведение воздуха, загрязненного различными примесями, называются вытяжными. Данный тип воздухообмена используется в производственных зонах, где отсутствуют токсичные выбросы и где возможно минимальное значение кратности воздухообмена.
К таким помещениям относятся склады, вспомогательные и бытовые помещения. Приток воздуха осуществляется за счет инфильтрации. Эффективным решением для удаления загрязненного воздуха и его фильтрации являются аспирационные системы.
Для обеспечения активного и надежного воздухообмена применяется приточно-вытяжная вентиляция. Чтобы защитить менее загрязненные зоны от соседствующих с ними цехов с повышенным уровнем загрязнений, в системе создается небольшое давление.
План воздухообмена на производстве разрабатывается на основе расчетов. Точность этих расчетов является гарантией правильной и эффективной работы системы.
На этапе проектирования системы приточно-вытяжного вентилирования определяется расход воздуха по формуле:
Lотс = 3600FWо, где
F — общая площадь проемов в м², Wо — средняя скорость, с которой осуществляется поток воздуха. Этот показатель зависит от токсичности выбросов и типа проводимых операций.
Вытяжные приемные устройства могут располагаться на различных высотах. Главное условие — чтобы загрязненные воздушные массы не изменяли своего естественного направления движения. Выбросы с удельным весом, превышающим вес воздуха, всегда скапливаются в нижней зоне, поэтому именно там должны находиться устройства для их забора.
В осенне-зимний период подаваемый в помещения воздух требует предварительного подогрева. Для снижения затрат применяется рециркуляция, которая предполагает обогрев части очищенного воздуха и его возврат в помещение.
При работе приточно-вытяжных установок с рекуперацией необходимо учитывать два правила:
- Свежий воздух должен составлять не менее 10% от общего объема, и содержание загрязненных компонентов в возвращаемом воздухе не должно превышать 30% от предельно допустимого уровня.
- Запрещается использовать рециркуляцию в производственных помещениях, где есть взрывоопасные вещества, микроорганизмы, способные вызвать болезни, или выбросы, относящиеся к 1-3 классам опасности.
Выбор подходящего типа вентиляции зависит от характеристик выбросов, их концентрации и температуры. Общая вентиляция позволяет удалять весь объем загрязняющего воздуха, независимо от источников его поступления.
Механическая вентиляция может быть как общая, так и местная. Первая категория включает канальную и бесканальную вентиляцию.
Наибольшее распространение получил канальный вариант, где воздух перемещается через специальные воздуховоды с помощью эжекторов или вентиляторов — осевых либо центробежных.
Если воздуховоды отсутствуют, то такая система именуется бесканальной. В этом случае вентиляционное оборудование устанавливается непосредственно в стенах или перекрытиях. Ключевым условием является наличие естественной вентиляции.
В случаях повышенной взрывоопасности использование вентиляционного оборудования на воздуховодах недопустимо, поэтому в таких ситуациях применяются эжекторы.
Общеобменные приточные системы искусственной вентиляции часто соединяются с центральным отоплением. За пределами здания устанавливаются воздухозаборники для поступления свежего воздуха.
Шахты располагаются выше крыши и над землей. Важно, чтобы вблизи воздухозаборников не находились предприятия с вредными выбросами.
Воздухозаборные отверстия должны располагаться на высоте не менее 2 метров от земли, а если производство находится в зеленой зоне, то расстояние от уровня земли до нижней точки проема должно составлять минимум 1 метр.
Принцип работы общеобменной приточной вентиляции достаточно прост:
- вентилятор засасывает воздушные массы через калорифер;
- воздух подогревается и увлажняется;
- воздушные потоки поступают внутрь здания через специальные каналы.
Объем поступающего воздуха регулируется с помощью клапанов и заслонок, предназначенных для этой цели.
Если вытяжная вентиляция не справляется с концентрацией паров и газов, то общеобменная система разбавляет их и удаляет избыточную влагу и тепло.
Общеобменная искусственная вентиляция приточно-вытяжного типа может быть как открытой, так и закрытой. В случае открытой это две независимые системы: одна нагнетает воздух, а другая одновременно удаляет обработанный отработанный воздух.
Такие системы подходят для цехов, где выделяются вещества 1-2 классов опасности, и само производство относится к категориям А, Б, В.
Кроме обычной вентиляции, в потенциально опасных производственных помещениях необходима также аварийная система. В большинстве случаев она выполняется в виде вытяжной вентиляции, а для категорий А, Б, Е система должна быть оснащена механическим приводом.
Все элементы системы обязаны соответствовать требованиям ПУЭ. В цехах категорий В, Г, Д допустимо наличие естественного побуждения вентиляции, если производительность обеспечивается даже в самых сложных погодных условиях.
Решетки и патрубки аварийной вентиляционной системы располагают в местах с высокой концентрацией опасных веществ.
На трубах и шахтах аварийной вентиляции зонты устанавливать не нужно. Отверстия нежелательно размещать в зонах постоянного присутствия людей, так как это может негативно сказаться на местном микроклимате.
Основная функция аварийной вентиляции заключается в снижении концентрации вредных веществ в воздухе во время эвакуации работников из зоны производства. Чем больше сотрудников задействовано, тем больше времени потребуется для процесса эвакуации.
Приточная аварийная вентиляция устанавливается в цехах, где в случае ЧС возможно выделение паров или газов, которые легче воздуха. Переключение на аварийную вентиляцию должно осуществляться автоматически при выходе из строя обычной системы.
Местное вентилирование помещений
Местные вытяжные системы обеспечивают удаление отработанного воздуха в тех местах, где происходит его загрязнение. В комплекты производственных вытяжек входят вытяжные вентиляторы, трубопроводы и вентиляционные решетки.
Для местной вентиляции, предназначенной для удаления опасных веществ 1 и 2 классов, оборудование устанавливается таким образом, чтобы запуск оборудования при отключенной вентиляционной системе был невозможен.
В некоторых случаях предусматривают резервные вентиляторы и автоматизацию местных отсосов. Местная вентиляция делится на два типа — приточную и вытяжную. Приточная осуществляется в виде тепловых завес или воздушных душей.
Тепловые завесы из воздуха
Отверстия, которые остаются открытыми длительное время (более 40 м за смену) или открываются часто (более 5 раз), создают риск переохлаждения для людей, находящихся в помещении. Негативные последствия также возникают от работы сушильных установок, выделяющих загрязнения.
В таких случаях устанавливаются воздушные завесы, которые выступают барьером для холодного или перегретого воздуха.
Воздушные и воздушно-тепловые завесы проектируются так, чтобы в холодное время при открытии проемов температура в помещениях не падала ниже:
- 14°C — для работы, не требующей значительных физических усилий;
- 12°C — для работы средней тяжести;
- 8°C — для тяжелой работы.
Если рабочие места находятся рядом с воротами и технологическими проемами, то устанавливаются экраны или перегородки. Воздушно-тепловая завеса у дверей, ведущих наружу, должна состоять из воздуха с максимальной температурой 50°C, а у ворот — не более 70°C.
Местная вытяжка с использованием специальных отсосов
Местная система вытяжки с помощью специальных отсосов сначала захватывает, а затем удаляет вредные для здоровья примеси в виде газов, дыма и пыли.
Это своего рода воздушный душ, задача которого заключается в подаче свежего воздуха в конкретное место и снижении температуры в зоне притока. Данное решение используется в производственных помещениях с высокими температурами и уровень лучистой энергии более 300 ккал/м² в час, испускаемой нагревательными и плавильными печами.
Такие установки могут быть как стационарными, так и мобильными. Они должны обеспечивать скорость обдува от 1 до 3,5 м/с.
Использование воздушного душа — это один из способов поддержания теплового баланса между человеком и окружающей его средой.
Также существует понятие воздушного оазиса, которое относится к тому же устройству, включенному в систему местной вентиляции. Оно создает в определенной части производственного помещения микро-климат с заданными параметрами.
Чистый воздух, поступающий в заданную выделенную зону, обычно проходит специальную тепловлажностную обработку.
Воздушный оазис улучшает условия на рабочем месте и нейтрализует воздействие вредных веществ. Обычно это отдельные кабины, но если их установка невозможна, поток воздуха направляются на рабочие места.
Если местное отсасывающее устройство расположить как можно ближе к источнику выделения загрязняющих веществ, удастся значительно уменьшить содержание этих веществ в воздухе по сравнению с общеобменной вентиляцией. Местная вентиляция способствует значительному снижению общего воздухообмена.
Расчет воздухообмена
Если в процессе производства не выделяются вредные вещества, необходимое количество воздуха для вентиляции можно вычислить по формуле:
L = N х Lн, где
N — это количество людей, которые обычно находятся в помещении, а Lн — это объем воздуха, необходимый для одного человека, измеряемый в мᶾ/ч. В соответствии с нормами, этот показатель варьируется от 20 до 60 мᶾ/ч.
С использованием такого показателя, как кратность воздухообмена, расчеты производятся по следующей формуле:
L = n х S х H, где
n — это кратность воздухообмена в данном помещении (для производственных условия n=2), S — площадь помещения в м², а H — высота помещения в метрах.
Результаты и полезное видео по теме
Здесь собраны все аспекты различных систем вентиляции:
Подробная информация о монтаже вентиляционной системы:
Вне зависимости от типа вентиляции, которая будет выбрана, она обязана обладать двумя основными характеристиками: качественным конструктивным исполнением и высокой функциональностью. Только при условии соблюдения этих характеристик в производственных помещениях может быть обеспечен благоприятный микроклимат для здоровья.
Есть ли у вас дополнения или вопросы касаемо организации вентиляции в производственных зданиях? Оставляйте комментарии под публикацией. Форма для обратной связи доступна в нижней части страницы.
