Производственные помещения: кратность воздухообмена

Виды производственной вентиляции

Классификация промышленного вентилирования проводится по критериям локализации, направленности и способа функционирования. Рассмотрим подробнее.

По принципу функционирования

Естественная. Основывается на природной циркуляции воздушных потоков с разными температурой, давлением, плотностью. Тяжелый холодный воздушный поток вытесняет более легкий и теплый. В промышленном помещении этот процесс может происходить через естественные зазоры, неплотности оконных дверных проемов, либо организованные приточные и вытяжные проемы, закрытые решетками, дефлекторами.
Зависит от атмосферных условий, силы и направления ветра, времени года (зимой проветривание осуществляется лучше за счет сильной тяги). Данный способ подходит далеко не всем производствам, особенно там, где есть вредные выбросы от работающей техники. Может устанавливаться, например, в помещениях сельскохозяйственного направления.

Искусственная вентиляция. Если производство предполагает побочный эффект в виде токсичных теплогазовыделений, механическая вентиляция производственных помещений строго обязательна. Главная функция – отведение отработанного воздухопотока от рабочей зоны персонала, препятствие проникновению вредных паров в другие помещения, отсеки, а также подача свежего уличного воздуха (очищенного или неочищенного) общим потоком или адресно.
Организовывается при помощи механических средств подачи-отведения воздушных масс (приточных, вытяжных вентиляторов, крышных установок). Является более эффективным способом очищения, циркуляции воздухопотока внутри промышленного цеха.

По принципу локализации

• Общеобменная. Рассчитана на равномерное очищение всего цеха от вредных технологических тепловыделений, нормализуя температурно-влажностный показатель, скорость движения воздуха. Быстро справляется с небольшим процентом загрязнения воздушных масс.
• Местная вентиляция. Применяется, когда есть локализация большого количества токсинов, паров, задымленности и т.д. в определенном месте. Устанавливается непосредственно над источником повышенного теплогазовыделения. Могут использоваться вытяжные зонты или гибкий воздуховод, подключенный непосредственно к оборудованию. Применяется совместно с общей вентиляционной системой в качестве дополнительного очищающего воздух оборудования.
• Аварийная. Устанавливается и применяется в дальнейшем при экстренных случаях, например, пожаре, чрезмерном выбросе ядовитых веществ промышленным оборудованием, высоком уровне задымленности и др.

По принципу направленности потока

• Установки приточной вентиляции. Принцип действия основан на вытеснении холодным притоком теплого отработанного воздуха через организованные вытяжные проемы вверху цеха. Могут быть как естественной организации, так и механической.
• Установки вытяжной вентиляции удаляют отработанный воздухопоток вместе с частицами гари, дыма, ядовитыми парами, лишним теплом и т.д. Конструктивно могут быть общими или локальными, чаще всего с принудительным побуждением, так как естественным путем удалить загрязненный воздух довольно проблематично.
• Приточно вытяжная установка применяется наиболее часто, обеспечивает необходимую циркуляцию воздушных масс внутри промышленного цеха. Чаще всего с механическим оснащением (приточные, вытяжные вентиляторы).

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.

Виды промышленных принудительных систем вентиляции

Назначение и классификация приточно-вытяжной вентиляции может быть различным. Выделяют пять типов принудительной приточной вентиляции.

1. Общеобменная – такой вентиляцией обеспечивается воздухообмен на всей территории объекта. Чаще всего, такая вытяжка устанавливается в помещениях, в которых ведутся работы с ядовитыми и вредными для окружающей среды веществами, а также там, где нет фиксированных рабочих мест.
2. Местная вентиляция промышленных предприятий – такую вентиляцию используют там, где нужно обеспечить эффективную вытяжку воздуха на конкретном участке. К примеру, местное оборудование используется по назначению, если нужно удалить отработанный воздух у очага выброса вредных веществ.
3. Смешанного типа – установкой такого вытяжного оборудования вы гарантируете возможность не только осуществлять общий воздухообмен, но и проводить вентилирование на рабочих местах.

Вне зависимости от типа, проектирование вентиляции промышленного здания подразумевает сложный расчет. В вентиляционных системах различают разные принципы подачи воздуха:

• приточная – схема вытяжки подразумевает наличие нагнетающего вентилятора, а выход отработанного воздуха происходит из-за того, что в помещении увеличивается давление;
• вытяжная – при установке в помещение такой системы вентилятор работает на отток воздушных масс, а вот их поступление снаружи происходит за счет разреженного давления;
• приточно-вытяжные – такие схемы являются самыми эффективными, так как в них и приток воздуха в здание, и отток осуществляется за счет специализированного оборудования;
• рециркуляционная – расчет такой системы производится таким образом, чтобы отработанный воздух при помощи специальных фильтров очищался, а затем снова возвращался в помещение, представляя собой замкнутую приточно-вытяжную схему.

При монтаже нужной системы необходимо учитывать условия работы на объекте, а также потребности производства.

Микроклимат рабочих мест производственных помещений

Определение параметров микроклимата проводится еще и с учетом сложности и интенсивности производимых работ.

Нормы микроклимата на производстве должны жестко соблюдаться

Таблица 1. Категории производственных помещений в зависимости от интенсивности работы, выполняемой в них

Категория I а.	Работы с интенсив­ностью энерготрат до 120 ккал/ч (до 139 Вт)	Сидячая малоинтенсивная работа (офисная работа, швейное производство, предприятия точного машиностроения и тд).
Категория I б.	Работы с интенсив­ностью энерготрат 121-150 ккал/ч (140 -174 Вт).	Работы сидя и стоя, где работник может ходить (предприятия связи, полиграфия, различные производства).
Категория II а.	Работы с интенсив­ностью энерготрат 151-200 ккал/ч (175 — 232 Вт).	Работник постоянно на ногах, работа связана с перемещением  грузов и определенным напряжением (машиностроительные предприятия, ткацкое производство).
Категория II б	Работы с интенсив­ностью энерготрат 201 — 250 ккал/ч (233 -290 Вт).	Ходьба, перемещение тяжестей, умерен­ное физическое напряжение (различные цеха машиностро­ительных и металлургических предприятий).
Категория III	Работы с энерготратами более 250 ккал/ч (более 290 Вт).	Постоянные перемещещния тяжестей, большие физические усилия (цеха предприятий и другой тяжелый ручной труд).

Микроклимат на производстве оценивается как по оптимальным, так и по допустимым параметрам. Оптимальные параметры учитывают холодный и теплый период работы.

При соблюдении влажности в диапазоне 40-60%, в холодные месяцы года температура в производственных должна быть в диапазоне 21-24°С при скорости движения воздуха 0,1 м/сек (легкая работа), 17-21°С и интенсивности движения воздуха 0,2 м/сек (работа средней тяжести), 16-18°С при скорости воздуха 0,3 м/сек (тяжелая работа).

При той же влажности в теплый период года температурные показатели, соответственно, 22-25°С при скорости движения воздуха 0,1-0,2 м/сек (легкая работа), 20-23°С при скорости воздуха 0,3 м/сек (работа средней тяжести) и 18-20°С при скорости перемещения воздуха 0,4 м/сек (тяжелая работа).

Допустимые параметры менее жесткие. Оптимальные и допустимые параметры сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Оптимальные и допустимые параметры микроклимата в производственных помещениях в зависимости от степени тяжести выполняемой работы.

	Оптимальные параметры микроклимата	Допустимые параметры микроклимата
	Холодный период	Теплый период	Холодный период	Теплый период
Легкая работа	21-24°С 40-60% 0,1м/с	22-25°С 40-60% 0,1-0,2м/с	17-26°С До 75% 0,1-0,2м/с	19-30°С До 75% 0,1-0,3м/с
Работа средней тяжести	17-21°С 40-60% 0,2м/с	20-23°С 40-60% 0,3м/с	13-23°С До 75% 0,3-0,4м/с	15-29°С До 75% 0,2-0,5м/с
Тяжелая работа	16-18°С 40-60% 0,3м/с	18-20°С 40-60% 0,4м/с	13-20°С До 75% До 0,5м/с	13-28°С До 75% 0,5-0,6м/с

Несоблюдение установленных норм микроклимата считается грубейшим нарушением. Условия охраны труда подразумевают строгое соблюдение параметров микроклимата. При нарушении их сотрудники испытывают перегрузки, чаще болеют, нарушения норм микроклимата могут спровоцировать возникновение профессиональных и хронических заболеваний. В силу соблюдения норм трудового законодательства, при нарушениях параметров микроклимата на производстве предприятие может быть закрыто до устранения нарушений.

Классификация вентиляции производственных зданий

Четкое разделение систем воздухообмена по основным эксплуатационным параметрам позволяет выбрать вариант, точно соответствующий конкретному техническому заданию. Она подразделяется на группы по нескольким признакам:

1. способ работы;
2. локализация;
3. направление воздушного потока.

Рассмотрим эти признаки более подробно.

Способ работы

Помещение вентилируется за счет естественной или искусственной циркуляции воздуха:

Естественная вентиляция. Движение воздушных масс осуществляется за счет разности давления и температуры внутри/снаружи. Более холодный уличный воздух вытесняет теплый отработанный. В качестве вентиляционных каналов используются окна, двери, а также специальные решетки – дефлекторы.

Эффективность работы зависит от параметров наружного воздуха: в зимнее время интенсивность воздушного потока увеличивается, это связанно с большой разницей температур. Данный тип вентиляции не используется на производствах с опасными выбросами, так как в нем не предусмотрена система фильтрации и регулировка мощности вытяжек.

Искусственная вентиляция. Монтируется на гальванических заводах, в цеха по производству таблеток, на химических производствах. Основная функция – удаление вредных примесей из области рабочей зоны, а также всего помещения. Подача свежего, очищенного воздуха, как в локальные рабочие зоны, так и весь цех. Применяются вентиляторы настенного и крышного типа.

Локализация

• Общеобменная. Рассчитывается для всего объёма помещения и используется для постоянного проветривания, удаления излишков влаги и тепла, частичной фильтрации воздуха.
• Местная. Это точечные отсосы или воздушные души. Устанавливаются непосредственно над станком или рабочим местом. Работа местной вентиляции направлена на удаления большей части загрязнителей и обдуве рабочего пространства. Часто подключается непосредственно к станку, тем самым локализую вредные выбросы.

Локальные отсосы

Аварийная. Большую часть времени не функционирует, так как ее работа направлена на быстрое удаление вредных выбросов, дыма или других загрязнителей. В производственных зданиях работает в автоматическом режиме, включаясь по сигналу датчиков задымленности или загазованности.

Направление воздушного потока

Вентиляция производственного помещения работает в следующих направлениях:

• Приточная. Обеспечивает поступление в проветриваемое помещение свежего воздуха. Может быть с естественным/искусственным побуждением.
• Вытяжная. Обеспечивает удаление из помещения отработанных воздушных масс. На производстве большая часть работает посредством механического побуждения.
• Приточно-вытяжная. Обеспечивает полный цикл смены воздуха.

Приточно-вытяжная вентиляция

Механический тип и ее особенности

Назначением механических принудительной циркуляции воздуха служит полное устранение любых видов загрязнителей из атмосферы промышленного помещения с целью их последующего улавливания. Нужный воздухообмен достигается путем разбавления загрязненной среды до допустимых значений чистым потоком свежего воздуха. Механическая система дает возможность производить обработку выводимых из помещения объемов воздушных масс. Установка в вентиляционном канале специальных фильтров позволяет осуществлять их охлаждение, увлажнение и очистку. Благодаря этому экосистема вблизи производственно предприятия практически не изменяется.

Механическая вентиляция промышленных зданий основана на функционировании вентиляторов, вытяжек и фильтров, функционирующих за счет электрической энергии. Исходя из их расположения, двигатели нагнетают воздушный поток или извлекают его из помещения. Конструктивные особенности вентиляционных систем могут изменяться и корректироваться исходя из ее назначения и характера технологического процесса в цеху.

Для размещения приточных и вытяжных устройств используются специальные вентиляционные камеры, представляющие собой отельные специализированные помещения.

Воздухозаборные установки располагаются на крыше помещения и в обязательном порядке оборудуются специальными защитными решетками. Их назначением служит предотвращение попадания атмосферных осадков, насекомых и посторонних примесей внутрь воздуховодов. С обратной стороны приточные каналы, расположенные внутри здания, комплектуются соответствующими решетками. При этом размещают они на уровне 1-1,5 метров от уровня пола.

Оборудование механических систем не особо отличается от естественных моделей вентилирования. Для их создания используются одинаковые воздуховоды. Выбор их сечения осуществляется на основании расчетных значений планируемых потоков воздуха. Его движение обеспечивается не разностью температуры на улице и внутри здания, а с помощью промышленных вентиляторов, монтирующихся непосредственно на выходе из воздуховода. При этом в рабочем состоянии они повышают тягу в системе, которая увеличивается пропорционально мощности включенных устройств. Для определения кратности циркуляции воздушных масс механической вентиляции используется расчетный метод, основанный на общей производительности всех воздушных каналов, имеющихся в помещении.

Особенности проектирования вентиляции зданий

Существует 3 типа систем вентиляции, и только для механической общеобменной вентиляции требуется полноценный проект с расчетом воздуховодов, решеток и подбором оборудования. Кратко разберем особенности проектирования в зависимости от типа зданий.

Проектирование вентиляции в квартиреВентиляция в квартире должна быть функциональной и очень компактной.Высота потолков всего 3,1– 3,2 м. Приточно-вытяжные установки большинства компаний, таких как NED, Корф и Systemair нам не подойдут. Они громоздкие и не поместятся в квартире. 

Для квартир мы подбираем компактное оборудование фирм SHUFT, Electrolux или Ventmachine. Приточные установки с электрическим нагревателем воздуха и компактным рекуператором размещаем в запотолочном пространстве технических помещений: кладовых, балконов, ванных комнат. Некоторые установки можно разместить на фасаде здания. Воздуховоды проектируем высотой не более 10 см, чтобы максимально сохранить высоту потолка, но и обеспечить бесшумность работы системы.

Проект вентиляции в квартире выполняется по нормам СП 60.13330.2016, СП 54.13330.2016, Р НП АВОК 5.2-2012. 

Проектирование вентиляции в частном домеВентиляция в частном доме проектируется как общая на весь дом, так и на отдельные группы помещений. Последнее время проектируем приточно-вытяжную вентиляцию в цокольных этажах для удаления влаги из сауны с мокрой зоной и комнатой отдыха, вытяжную вентиляцию гаража с датчиком СО.

Проектируем вентиляцию с функцией переменного расхода воздуха VAV. Оборудование размещаем в цокольном этаже, под потолком технической комнаты, коридора и в чердачном пространстве. Высота приточных установок для частного дома обычно не превышает 300 мм. Проектируем на оборудовании NED, Корф, Systemair и Breezart.

Проект вентиляция в коттедже выполняется по нормам: СП 60.13330.2016, СП 55.13330.2016, CаНпиН 2.1.2.2645-10.

Проектирование вентиляции в кафе и ресторане Вентиляция в ресторане зависит не от количества людей в зале, а от насыщенности оборудованием «горячего цеха», т.е. кухни. Чем больше плит, конвектоматов и печей — тем мощнее система вентиляции.

Производительность вентиляции ресторана зависит от количества вытяжных зонтов на кухне и периода их работы. При размещении ресторана в жилом здании потребуется установка фильтров очистки воздуха типа Тион или АэроЛайф. Для кухонных зонтов над мангалом требуется установка гидрофильтров ИГВТ или аналогов. В проектах используем оборудование компаний Лиссант, Веза, КлиматВентМаш, Тион, Аэролайф и Systemair.

Проект вентиляции в ресторане выполняется по нормам: СП 60.13330.2016, ТСН 31-320-2000, СП 44.13330.2011, СП 118.13330.2012, Р НП «АВОК» 7.3-2007

Проектирование вентиляции офисов и магазинов Вентиляцию в офисах и магазина проектируем в зависимости от кратности воздухообмена, количества людей и технологии. Производительность такой системы вентиляции зачастую в 100 раз превышает воздухообмен загородного дома.

Приточные и вытяжные установки имеют большие габариты, размещаются на кровле и в помещениях венткамер. Проектировать новые офисные и торговые центры зачастую проще, чем остальные типы зданий. Огромный размер воздуховодов компенсируется большой высотой потолков и многообразием схем воздухообмена, вариантов прокладки воздуховодов.

Проект вентиляции в офисных центрах и магазинах выполняется по нормам: СП 60.13330.2016, СП 44.13330.2011, СП 118.13330.2012 и другим отраслевым стандартам.

Проектирование и монтаж

Проектирование и монтаж промышленной вентиляции – сложные технологические процессы, для грамотной организации которых необходимо руководствоваться факторами

1. Расчёта воздухооборота в каждом из помещений предприятия.
2. Локализации образовывающихся опасных примесей в воздухе (достижение предельно допустимых значений концентрации вредных веществ).
3. Эксплуатации вентиляционных систем, подходящих для очистки воздушных потоков, в условиях конкретного производства.
4. Соответствия технико-экономическому обоснованию подходящего вентиляционного оборудования.

Проектирование промышленной вентиляции требует предварительного составления технического задания, разработкой которого должны заниматься опытные специалисты. Только квалифицированные инженеры-проектировщики способны учесть в техзадании все необходимые факторы, среди которых нужно выделить:

• Планировку помещений.
• Строительные материалы, с которыми предстоит иметь дело (монтировать оборудование).
• Толщину стен и мн. др.

По завершении работ компетентный специалист обязан предоставить правила эксплуатации вентиляционных систем. Инструкция по эксплуатации содержит все необходимые рекомендации для контроля работы вентиляции в котельной, например, для управления котлом.

Что такое промышленная вентиляция и зачем она нужна

Промышленная вентиляция, как понятно из названия, используется на производственных предприятиях. Коротко ее назначение можно сформулировать следующим образом: вентиляция нужна, чтобы удалить из рабочей зоны отработанный воздух и заменить его чистым.

На практике промышленная вентиляция решает четыре основные задачи:

1. Обеспечивает постоянную подачу чистого воздуха в производственные помещения.
2. Удаляет загрязняющие воздух газ, пыль, пары, токсичные вещества.
3. Уменьшает вероятность аварий на производстве вследствие возгораний или взрывов.
4. Помогает поддерживать комфортную температуру и влажность в производственных помещениях.

Элементы промышленной системы вентиляции

Пример конструктивного решения промышленной вентиляции

Для организации принудительного движения воздушных масс используется комплекс каналов и приборов. Существуют воздуховоды прямоугольного и круглого сечения разного размера. Изготавливаются из пластика и металла.

ПВХ конструкции имеют гладкую поверхность и создают невысокое сопротивление проходящего воздуха. Их минус – неустойчивость к высоким температурам.

Металлические – выдерживают сильный нагрев, однако имеют шероховатую текстуру и подвержены коррозии.

Еще один вид – гибкие. Удобны тем, что их можно сгибать и поворачивать в любом направлении, но при этом шумны в работе из-за повышенного сопротивления воздуха.

Над каждый рабочим местом устанавливается вытяжной вентилятор

В вентиляционные каналы также включают фильтры для очищения воздуха. Их выбирают в зависимости от типа загрязнителя пыль, грязь, газ и проч. В производственных цехах, где есть четкие требования к чистоте воздуха, используют несколько ступеней очистки:

• грубая – для удаления частиц от 10мкм и более
• тонкая – устраняет загрязнители от 1 мкм
• особо тонкая – от 0,1 мкм

Калорифер – вентиляционное оборудование, которое подогревает подаваемый в помещение воздух. В производственной вентиляции его часто заменяет или дополняет рекуператор. Это устройство, помогающее существенно сэкономить расход электроэнергии. Через него проходят два воздушных потока (приточный и загрязненный), при этом они не смешиваются благодаря специальным перегородкам. В теплообменнике горячий отработанный воздух отдает часть тепла поступающему потоку, так что его дальнейший подогрев расходует до 40% меньше электричества.

Составление плана вентиляционной системы нужно производить с учетом всех особенностей помещения. Грамотно спроектированная приточная вентиляция промышленная обеспечит создание и поддержание комфортного микроклимата для производственных этапов, состояния оборудования и самочувствия работников производства. Разрабатывать проект обязательно должны специалисты с соответствующими знаниями и опытом работы.