Основной задачей вентиляции на производственных объектах является извлечение отработанного воздуха и поступление свежего. Она создает в рабочих помещениях и офисах условия, которые соответствуют установленным стандартам комфорта.
Невозможно переоценить важность хорошо функционирующей системы вентиляции. Согласитесь, только в среде с чистым воздухом, а также при оптимальных температурных и влажностных условиях возможно рост производительности труда.
Чтобы правильно организовать необходимый уровень воздухообмена в здании, следует рассмотреть различные виды и особенности функционирования вентиляционных систем.
Здесь мы расскажем о принципах работы естественной и механической вентиляции, рассмотрим способы создания локального воздухообмена в рабочих зонах и дадим рекомендации по расчету воздухообмена.
Краткое содержание статьи
Классификация вентиляционных систем
Существующие вентиляционные системы подразделяются на основании четырех критериев:
- Метод перемещения воздуха: естественная, механическая или комбинированная, при которой используются оба подхода.
- Направление воздушного потока: системы бывают приточные, вытяжные или приточно-вытяжные.
- Место действия: выделяют общеобменные, местные и комбинированные системы.
- Назначение: выделяют обычные и аварийные системы.
В процессе проектирования вентиляционных систем на производственных объектах учитывают нормативы, указанные в СНиП 41-01-2003. Природный и механический воздухообмен функционируют по различным принципам.
Процессы, происходящие в рамках естественной вентиляции, зависят от факторов теплового и ветрового давления, которые человеком контролировать не представляется возможным, тогда как принудительный воздухообмен может быть реализован только при активном участии человека.
Вентиляция производственных помещений — это важный элемент оборудования, который должен быть адаптирован к особенностям производства и его категории по уровню пожарной и взрывной опасности.
На заводах устанавливают системы механической или комбинированной вентиляции. Воздушные потоки в них осуществляются с помощью вентиляторов.
Свежий воздух поступает в производственные зоны через воздуховоды, которые также оснащены устройствами подогрева и фильтрации, помимо вентиляторов.
В зависимости от схем подачи подготовленного воздуха, системы могут быть местными и общими. Местные предназначены для конкретных рабочих мест.
Системы вентиляции могут быть интегрированы с кондиционерами. При выборе оборудования важно учитывать соответствие его мощности и функций.
В оборудовании для вентиляции предприятий вентиляторы устанавливаются как в приточной, так и в вытяжной части, однако они функционируют только с одной стороны: либо для подачи воздуха, либо для отвода.
Для организации вентиляции выпускается широкий ассортимент стальных компонентов, из которых система собирается как конструктор.
Компоненты для воздуховодов, а также вытяжные купола и зонты производятся из пластика. Пластиковые изделия легче устанавливать и обслуживать, они более экономичны и удобны для замены и модернизации.
Схема осуществления естественного воздухообмена
Вентиляция, реализуемая естественным путем, представляет собой простое проветривание. Это происходит без активного вмешательства человека, когда ограждения недостаточно герметичные и позволяют воздуху поступать как снаружи, так и изнутри помещения.
Показатели давления влияют на направление потока. Если давление на улице выше, открывается возможность для поступления чистого воздуха, в противном случае теплый воздух изнутри уходит наружу. Часто эти процессы происходят одновременно.
Преимуществом естественной вентиляции является то, что для ее организации не нужно значительных затрат на оборудование или электроприборы. Это самый простой из всех существующих способов.
Активное естественное вентилирование происходит не упорядоченно из-за случайных обстоятельств и наблюдается в случаях, когда температура воздуха значительно отличается внутри и снаружи здания.
На этот процесс так же влияет наличие участков с особо высокими и низкими показателями давления под воздействием ветра. В таких условиях происходит инфильтрация — воздух поступает с подветренной стороны, а выходит с наветренной.
Коэффициент воздухообмена, показывающий интенсивность процесса при естественной вентиляции, не превышает значения 0,5.
Для комфортного пребывания в производственных помещениях людей и работы оборудования неорганизованная вентиляция недостаточна. Должны быть установлены специально разработанные системы.
Организованная естественная вентиляция достигается с помощью аэрации или дефлекторов. Подача и отвод воздуха в помещение осуществляются либо через проемы в ограждающих конструкциях, либо через воздуховоды. В канальной системе обязательным элементом является дефлектор.
Когда речь идет о вентиляции на производстве, подразумевается не только оборудование, но и его обслуживание, а также целый ряд мероприятий, направленных на создание здорового микроклимата.
Естественная вентиляция с помощью аэрации
В производственных помещениях, где образуется значительное количество тепла, аэрация предполагает воздухообмен через световые фонари и окна под воздействием температурного и ветрового давления. В холодных цехах ассимиляция воздуха происходит только в условиях ветрового давления.
При планировании аэрации важно учитывать розу ветров, чтобы в помещение не попали вредные выбросы от соседних производств. Не должно также быть препятствий для выхода паров и вредных газов через световые фонари.
Оптимальные условия для вентиляции создаются при расположении здания с наветренной стороны по отношению к потенциальным источникам загрязнения. Открытие и закрытие фрамуг должно быть автоматизировано, чтобы управление ими было возможным с нижнего уровня.
Разное их расположение позволяет наладить подачу свежего воздуха. Аэрация — более целесообразный вариант для больших цехов, где применение механической вентиляции является экономически нецелесообразным.
Иногда аэрация способна организовать эффективный воздухообмен благодаря естественной тяге. Для этого устанавливают светоаэрационные фонари.
Рекомендуемая высота подачи воздуха в помещение при данной вентиляции составляет 0,3-1,8 м в теплый период и не менее 4 м в холодный. Оптимальным вариантом являются форточки, оснащенные специальными конструкциями на трех уровнях. В теплое время года свежий воздух поступает через нижние форточки, а загрязненный уходит через верхние.
Средний ряд форточек обеспечивает воздушный поток в условиях отрицательной температуры. За время, пока воздух достигает уровня пола, он успевает прогреться.
При необходимости удаления большого объема воздуха требуется использование большого дефлектора или нескольких меньших, аналогичных по общей мощности.
В малых производственных помещениях на каналы или трубы, предназначенные для вытяжки, устанавливают дефлекторы, которые помогают выводить отработанный воздух из цехов с общеобменной вытяжкой.
Также они служат для отвода нагретых газов от печей, прессов и других источников. При их установке учитывают траекторию господствующего потока воздуха.
Механическая или искусственная вентиляция
Этот тип вентиляции является более развитым по сравнению с естественным, однако требует значительных затрат на финансирование и эксплуатацию. В него могут входить устройства, которые не только очищают, но и ионизируют, увлажняют и подогревают воздух.
Схема механической вентиляции включает: воздухозаборную шахту (1), калорифер (2), подачу воздуха (3), вытяжной вентилятор (4), воздуховоды вытяжной установки (5), вентканалы (6), циклон (7).
Механическая вентиляция бывает приточной, вытяжной или комбинированной, то есть приточно-вытяжной.
Ее очевидные преимущества включают:
- обеспечение притока чистого воздуха и его обработку — подогрев, подсушку, увлажнение;
- дальнее перемещение воздушных масс на большие расстояния;
- доставка свежего воздуха непосредственно на рабочее место;
- вывод загрязненного воздуха и его очистка;
- независимость работы — эффективность системы не зависит от внешних условий.
В большинстве случаев вытяжные и приточные системы взаимодействуют друг с другом, но иногда тоже рекомендуется использование лишь одного из двух типов.
Конечной задачей приточной вентиляции является обеспечение рабочих помещений воздухом, который способствует поддержанию здоровья работников.
Ее используют в тех местах, где производственные процессы сопровождаются выделением значительного количества тепла и малым количеством вредных веществ. Чистый воздух, поступающий через воздуховоды, распределяется по рабочим местам с помощью распределительных устройств.
Системы, предназначенные для удаления загрязненного воздуха из помещений, называют вытяжными. Данный тип воздухообмена используется в производственных зонах, где, хотя и отсутствуют опасные выбросы, может наблюдаться минимальная кратность воздухообмена.
Такие системы могут функционировать в различных местах, таких как складские, вспомогательные и жилые помещения. Приток чистого воздуха осуществляется через инфильтрацию. Для качественного удаления загрязнений и очистки эффективно используются аспирационные системы.
Если возникает необходимость в надежном и активном воздухообмене, то используют приточно-вытяжную вентиляцию. В таких случаях создается небольшое избыточное давление, чтобы изолировать менее загрязненные зоны от соседних участков с высокими показателями загрязнения.
Оборудование для воздухообмена на предприятии проектируют на основе расчетов, что обеспечивает эффективность и правильность работы системы.
В процессе проектирования системы приточно-вытяжной вентиляции вычисляется необходимый расход воздуха, для чего применяется формула:
Lотс = 3600FWо, где
F — общая площадь проемов в м2, Wо — средняя скорость втягивания воздуха. Это значение зависит от токсичности выделений и выполняемых процессов.
Вытяжные устройства могут быть установлены на различных высотах, однако важно, чтобы загрязненные воздушные потоки сохраняли свое естественное движение. Выбросы с большим удельным весом, чем у воздуха, скопляются в нижней части, поэтому устройства для их удаления должны находиться там же.
В осенне-зимний период воздух, поступающий в помещение, требуется подогревать. Для снижения затрат применяется рециркуляция, которая подразумевает подогрев части очищенного воздуха и его возврат в помещение.
Для эффективной работы приточно-вытяжных установок с рекуперацией необходимо соблюдать два условия:
- С внешней стороны должно поступать не менее 10% свежего воздуха, причем содержание загрязняющих веществ в возвращаемом воздухе не должно превышать 30% от предельно допустимого уровня.
- Рециркуляцию запрещается использовать в помещениях, где в воздухе находятся взрывоопасная пыль, патогенные микроорганизмы или выбросы, относящиеся к 1-3 классам опасности.
Выбор типа вентиляции в зависимости от места ее применения определяется весом и концентрацией выбросов, а также температурными режимами. Общая вентиляционная схема позволяет сосредоточить отвод грязного воздуха вне зависимости от точек его появления.
Механическая вентиляция может быть как общепринятой, так и местной. Первая бывает канальной и бесканальной.
Наиболее распространена канальная система, где для перемещения воздуха используются специальные воздуховоды и могут быть применены эжекторы или вентиляторы осевого или центробежного типов.
Если воздуховоды отсутствуют, система называется бесканальной. В этом случае вентиляционное оборудование монтируют непосредственно в стенах или перекрытиях, отслеживая наличие естественной вентиляции.
При наличии опасных выбросов, способных к взрыву, установка вентиляционного оборудования на воздуховоды невозможна, поэтому в таких случаях используют эжекторы.
Систему общеобменной приточной вентиляции часто объединяют с центральными отопительными установками. За пределами здания организуют специальные устройства для забора свежего воздуха.
Воздухозаборные шахты располагаются выше крыши и над землей, с условием, что поблизости не должно быть источников вредных выбросов.
Воздухозаборные отверстия следует размещать на высоте не менее 2 м от уровня земли, а для производств в зеленых зонах — не ниже 1 м.
Принцип работы системы общеобменной приточной вентиляции довольно прост:
- вентилятор втягивает воздушные массы через калорифер;
- воздух нагревается и увлажняется;
- воздушные потоки поступают в здание через специальные вентиляционные каналы.
Объем поступающего воздуха регулируется с помощью специальных клапанов или заслонок.
Концентрированные пары и газы, которые не удалось удалить обычными вытяжками, разбавляются системой приточной вентиляции. Она также помогает убрать излишнюю влагу и тепло.
Общеобменная вентиляция приточно-вытяжного типа бывает разомкнутой и замкнутой. В первом варианте это две независимые системы: одна подает воздух, а другая — параллельно удаляет обработанный отработанный воздух.
Эти системы подходят для цехов с опасными веществами 1-2 классов, а сами производства относятся к категориям А, Б, В.
Помимо рабочей вентиляции, в потенциально опасных помещениях должна быть предусмотрена и аварийная. В основном она выполняется в виде вытяжной системы. Для помещений категорий А, Б и Е необходим механический привод.
Все элементы системы должны соответствовать требованиям ПУЭ. В цехах категорий В, Г и Д допустимо наличие естественной вентиляции, если она обеспечивает требуемую производительность даже в неблагоприятных погодных условиях.
Сетки и воздухозаборники аварийной вентиляционной системы расположены в зонах с наибольшей концентрацией опасных веществ.
На трубах и шахтах аварийной вентиляции не следует устанавливать зонты. Самостоятельные отверстия не должны располагаться в местах, где постоянно находятся люди, так как это ухудшает микроклимат.
Цель аварийной вентиляции — снизить концентрацию вредных выбросов на время эвакуации работников из цеха. Чем больше людей работает в производственном помещении, тем более длительным будет процесс эвакуации.
Приточная аварийная вентиляция устанавливается в цехах, где при аварийной ситуации могут произойти выбросы паров или газов, легче воздуха. Переключение на аварийную вентиляцию должно происходить автоматически при выходе из строя основной системы.
Местное вентилирование помещений
Местная вытяжка удаляет отработанный воздух именно в тех местах, где происходит загрязнение. В систему производственной вытяжки входят вытяжные вентиляторы, трубопроводы и вентиляционные решетки.
Местная вентиляция, предназначенная для удаления от оборудования вредных веществ 1 и 2 классов, должна быть организована так, чтобы при отключении системы запуска оборудования становилось невозможным.
В некоторых случаях предусмотрены резервные вентиляторы с автоматикой для местных отсосов. Местная вентиляция делится на приточную и вытяжную. Приточный тип вентиляции часто реализуют в виде тепловых завес и воздушных душей.
Тепловые завесы из воздуха
Проемы, которые остаются открытыми длительное время (более 40 м за смену) или часто открываются (более 5 раз), могут способствовать переохлаждению людей в помещении. Негативные последствия могут возникнуть также в результате работы сушильного оборудования, выделяющего загрязнения.
В таких случаях устанавливаются воздушные завесы, которые создают барьер для холодного или горячего воздуха.
Воздушные и воздушно-тепловые завесы проектируются так, чтобы в холодное время, при открытии проемов, температура в помещениях не опускалась ниже значений:
- 14°С — при выполнении работы, не требующей больших физических усилий;
- 12°С — для работы средней тяжести;
- 8°С — для тяжелых работ.
Если рабочие места расположены ближе к воротам и технологическим проемам, устанавливаются экраны или перегородки. Воздушно-тепловая завеса у наружных дверей должна иметь воздух с максимальной температурой 50°С, а у ворот — не превышающей 70°С.
Местная вытяжка с использованием специальных отсосов
Местная вытяжка с применением специальных отсосов сначала захватывает, а затем отводит вредные примеси в виде газов, дыма и пыли.
Это аналог воздушного душа, предназначенный для нагнетания свежего воздуха в определенное место и понижения температуры в зоне притока. Используется в промышленных условиях, где на работников воздействуют высокие температуры и жара более 300 ккал/м2 в час от печей.
Существуют как стационарные, так и мобильные системы, которые должны обеспечить скорость обдува от 1 до 3,5 м/с.
Использование воздушного душа — это один из методов достижения теплового баланса между работником и окружающей его средой.
Существует также понятие «воздушный оазис», представляющий собой то же самое устройство, входящее в систему местной вентиляции. Он создает заданный микроклимат в определенной части производственного околозапущенной среды.
Очищенный воздух, поступающий в заданную зону, обычно проходит специальную тепловлажностную обработку.
Воздушный оазис улучшает условия труда и нейтрализует негативное воздействие вредных веществ. Это может быть отдельные кабины, но когда их установка невозможна, на рабочие места подается струя воздуха.
При расположении местного отсасывающего устройства близко к источникам загрязнений, возможно эффективно удалять воздух с высоким содержанием вредных веществ, чем при общеобменной вентиляции. Местная вентиляция позволяет значительно сократить общий воздухообмен.
Расчет воздухообмена
Если в результате производственной деятельности отсутствуют вредные выбросы, тогда количество воздуха, необходимого для вентиляции, рассчитывается по следующей формуле:
L = N х Lн, где
N — это количество людей, которых обычно можно встретить в помещении, Lн — объем воздуха, необходимый для одного человека, выраженный в мᶾ/ч. В соответствии с нормами, этот показатель должен варьироваться от 20 до 60 мᶾ/ч.
Используя такой параметр, как кратность воздухообмена, можно произвести расчеты по следующей формуле:
L = n х S х H, где
n — кратность воздухообмена в помещении (для производственных зон n=2), S — площадь помещения в квадратных метрах, а H — его высота в метрах.
Выводы и полезное видео по теме
Здесь вы найдете все важные нюансы различных систем вентиляции:
Информация о процессе установки системы:
Независимо от того, какую вентиляционную систему вы решите использовать, она должна отвечать двум основным требованиям: качественному проектированию и эффективной работе. Только в таком случае в производственных помещениях будет поддерживаться оптимальный микроклимат для здоровья.
Если у вас есть дополнения или вопросы по организации вентиляции в производственных зданиях, пожалуйста, оставьте свои комментарии под публикацией. Форма для обратной связи расположена в нижней части страницы.
