Вентиляция промышленных помещений

Расчет требуемого воздухообмена

Расчета воздухообмена с учетом отсутствия выброса различных веществ определяют на основании следующих данных:

• габариты и площадь объекта;
• количество находящихся людей;
• температура и влажность воздуха;
• источники тепла (электрические приборы, станки и другое технологическое оборудование);

Важно: Расход воздуха на одного человека составляет не менее 30 м3. В случае выделения вредных веществ при различных технологических процессах, производительность вентиляции рассчитывается исходя из вида и количества загрязнений, поступающих в сооружение

Объем воздушных потоков необходимый для обеспечения допустимых условий рассчитывают:

В случае выделения вредных веществ при различных технологических процессах, производительность вентиляции рассчитывается исходя из вида и количества загрязнений, поступающих в сооружение. Объем воздушных потоков необходимый для обеспечения допустимых условий рассчитывают:

• для помещений с избыточным тепловыделением (требуют максимальную производительность оборудования, определяют летом с учетом солнечной теплоты);
• в зданиях с повышенными показателями влажности;
• в местах выделения газов и пыли, проникающих в рабочие зоны, с учетом снижения их концентрации до предельно допустимой нормы.

Зачастую в сооружениях производственного назначения выделяется несколько видов загрязнений, которые виляют на организм и оказывают токсичный эффект. Однородным эффектом обладают углеводород, азотная, серная кислота, угарный газ, аммиак и прочие.

Вывод: Принудительная вентиляция позволяет перемещать воздушные массы на большие расстояния, а также регулировать количество и направление потоков независимо от окружающих условий, что актуально для зданий данного назначения. Предварительно нагретый отфильтрованный воздух с улицы поступает взамен отработанному.

Расчет вентиляции цеха

Для того чтобы спроектировать и установить вентиляцию необходимо качественно и с высокой точностью рассчитать масштабы ее работы. Расчет системы вентиляции цеха осуществляется на основе данных об объемах выделяемых вредных веществ, тепла и различных справочных показателей.

По излишкам тепла

Q = Qu + (3,6V – cQu * (Tz – Tp) / c * (T1 – Tp)), где

Qu (м3) – объем, который отводится местным отсосом; V (Ватт) – количество теплоты, которое выделяет продукция или оборудование; с (кДж) – показатель теплоемкости = 1,2 кДж (справочная информация); Tz (°C) – t загрязненного воздуха, отводимого от рабочего места; Tp (°C) – t приточных воздушных масс T1 – t воздуха, удаляемого вентиляцией общеобменного типа.

Для взрывоопасного или токсичного производства

При таких расчетах ключевая задача – разбавить токсичные выбросы и испарения до предельного допустимого уровня

Q = Qu + (M – Qu(Km – Kp)/(Ku – Kp)), где

M (мг*час) – масса токсичных веществ, выделяемых за один час; Km (мг/м3) – содержание токсичных веществ в воздухе, отводимых местными системами; Kp (мг/м3) – количество отравляющих веществ в приточных воздушных массах; Ku (мг/м3) – содержание токсичных веществ в воздухе, отводимое общеобменными системами.

По излишкам влаги

Q = Qu + (W – 1,2 (Om – Op) / O1 – Op)), где

W (мг*час) – количесиво влаги, которое попадает в помещение цеха за 1 час; Om (грамм*кг) – объем пара, отводимый локальными системами; Op (грамм*кг) – показатель влажности приточного воздуха; O1 (грамм*кг) – количество пара, отводимое общеобменной системой.

По выделениям от персонала

Q = N * m, где

N – число работников m – расход воздуха из расчета на 1 чел*час (согласно СНиП составляет 30 м3 на человека в проветриваемом помещении, 60м3 – в нерповетриваемом).

Вентиляция, созданная искусственно (механическая) на производстве

Данный вид обеспечивает поступление и удаление воздушных потоков с помощью вентиляторов. Организация механической системы требует вложения больших энергоресурсов и экономических затрат. Несмотря на это, имеет ряд преимуществ:

• Позволяет производить забор воздуха из необходимого места
• Есть возможность влиять на физические свойства: охлаждать или подогревать воздушный поток, повышать или понижать уровень влажности
• Можно осуществить подвод воздуха напрямую на рабочее место или отвод с последующей фильтрацией

Очищение загрязненного воздуха из помещений, обязательное условие на производстве. Данный фактор на строгом контроле у природоохранных организаций.

Механическая система в зависимости от конструкции, целей, и задач поставленных перед ней различается:

1. Приточная
2. Вытяжная
3. Приточно-вытяжная

В производственных местах воздушная система подбирается исходя из нужд и специфики места эксплуатации.

Приточная вентиляция на производстве

Предназначается для снабжения производственного помещения чистым воздухом. Устанавливается преимущественно в местах с повышенными рабочими температурами и небольшой концентрацией вредных веществ.

Нечистый воздух удаляется через отводы естественной вентиляции (фрамуги, вентиляционные шахты) подпираемый дополнительно воздушным потоком приточной вентиляции.

По типу устройства различают следующие приточные установки:

• Моноблочная. Данные устройства просты в эксплуатации и обслуживании, однако имеют большую стоимость. При монтаже закрепляют основной блок, к которому подводятся воздуховоды и подключается электрическое питание.
• Наборная. Устройства требуют специальных навыков для установки, относительно недороги в цене.

С помощью приточной вентиляции можно влиять на среду

и подвергнуть необходимой обработке: нагреть, осушить, увлажнить, в зависимости от типа производства.

Вытяжная вентиляция на производстве

Выполняет противоположные приточной вентиляции функции. Вытяжная система вентиляции производственных помещений обеспечивает отвод воздуха.

На производстве самостоятельно применяется для небольших перемещений воздушного потока. В зависимости от распространённости, различают вытяжные вентиляции:

• Общеобменная. Перемещение воздуха охватывает объём всего помещения
• Местная. Предназначена для удаления воздуха из определенного рабочего места

Преимущественно устанавливается на складах, подсобных помещениях, в местах, где нет большой концентрации вредных газов и примесей.

Приток в этом случае поступает методом инфильтрации через каркас здания, окна, фрамуги.

Приточно-вытяжная вентиляция в производственных помещениях

Главная задача приточно- вытяжной системы – обеспечение производственных помещений свежим воздушным потоком

и удаление обработанного, загрязненного воздуха. Данный вид системы является наиболее распространенным на производствах с повышенными требованиями к воздухообмену. Необходимо правильный расчет при установке проточно-вытяжной вентиляции на производствах, чтобы потоки воздуха не попадали, без надобности, в смежные помещения и не удалялись оттуда.

Устройства поступления свежего воздуха размещают со стороны обслуживания оборудования, чтобы вредные вещества или теплые пары не попадали на персонал.

Необходимы точные расчеты для установки данного вида.

Назначение и задачи

Работы по предотвращению распространения токсинов начинаются еще на этапе проектировки производственных установок. Соблюдение необходимых санитарно-гигиенических норм и безопасность являются основополагающими задачами, стоящими на первом месте при их создании. Для обеспечения хороших производственных условий все технологическое оборудование подлежит ежегодной профилактике и должно быть максимально герметизировано.

Однако в ходе эксплуатации установки расшатываются, и небольшой процент канцерогенов неизбежно попадает в воздух, представляя опасность для здоровья людей. Кроме того, наличие технологических процессов открытого типа также оказывает негативное влияние на состояние атмосферы. Промышленная вентиляция и кондиционирование призваны нейтрализовать токсическую среду, нормализовав качественный состав воздуха в помещении. Помимо этого, подобные системы выполняют следующие задачи:

• обеспечение оптимальных температурных показателей для долговременного нахождения человека и протекания производственного процесса;
• поддержание влажности воздуха в допустимых пределах, оговоренных нормативно-технической документацией;
• создание оптимальной циркуляции воздуха;
• выведение токсинов за пределы помещения;
• централизованное снабжение рабочих мест свежим воздухом.

Приведенные выше критерии должны соблюдаться в полном объеме, поскольку от их выполнения зависит не только здоровье сотрудников, но и эффективность технологического процесса. Системы вентиляции производственных помещений, не соответствующие заданным параметрам, не допускаются к установке и не могут использоваться на промышленных предприятиях.

Для улавливания пыли размером до 10 мк в вентиляционных каналах приточного типа используется оборудование тонкой очистки воздуха. При этом осаждение частиц объемом 10-100 мк в вытяжных воздуховодах требует очистки средней степени, а более 100 мк грубой фильтрации.

В зависимости от степени загрязнения воздушных масс применяются следующие виды оборудования:

• пылеосадочные камеры
• инерционные пылеотделители
• фильтры типа циклон
• мокрые пылеулавливатели
• рукавные фильтры
• электрофильтры

Подобное фильтрующее оборудование дает возможность полностью очистить воздушную среду цеха, сделав ее пригодной для дыхания. При этом наибольшей эффективностью отличаются электрофильтры, позволяющие убрать из воздуха самые мелкие частицы пыли и токсинов.

Вентиляция вытеснением

Является наиболее эффективным методом воздухообмена на промышленных объектах. Помимо промышленных объектов данный тип весьма популярен в устройстве, так называемых, систем комфортной вентиляции. При правильно рассчитанной схеме данный метод воздухообмена позволяет достигать наиболее высоких показателей качества воздуха.

Данный вид воздухообмена работает по следующему принципу: воздух подается на нижний уровень и течет в рабочую зону с минимальной скоростью. Под рабочей зоной подразумевают часть комнаты или помещения занимаемую или используемую людьми. Как правило, рабочей зоной считают пространство, отстоящее на 50 см от стен и оконных проемов и от 10 до 180 см над полом.

Помимо рабочей зоны различают прилегающую зону. Прилегающая зона — это пространство вокруг приточного диффузора, где воздух имеет свою локальную скорость. Комфортная вентиляция подразумевает, что скорость воздуха около диффузора не должна превышать 0,2м/с.

Для работы принципа вытеснения приточный воздух, подаваемый в рабочую зону, должен иметь немного меньшую температуру, чем воздух помещения. Для комфортных систем температура подаваемого воздуха должна быть на 1-3°С ниже комнатной температуры, а для промышленных зданий или специальных систем на 1-5°С. Если же температура приточного воздуха будет слишком низкой относительно температуры основного воздуха помещения, то возникает риск возникновения конвекционных потоков.

Вентиляция вытеснением имеет ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества:

• удобна в эксплуатации в промышленных зданиях и объектах, при значительных выделениях вредных примесей и тепловой энергии;
• имеет высокий коэффициент полезного действия и обеспечивает высокое качество воздуха.

Недостатки:

• приточные диффузоры такой вентиляционной системы требуют более широких площадей для размещения;
• приточные диффузоры могут быть случайно загромождены и эффективность значительно снизится;
• прилегающая зона значительно расширяется;
• вертикальный температурный градиент вырастает.

Под вертикальным температурным градиентом понимают разницу температур приточного воздуха и воздуха под потолком. Оптимальная разница температур для жилых помещений должна находиться в пределах 2-3°С.

При проектировании вентиляции по принципу вытеснения важно учитывать взаимное расположение отопительных устройств, а также их мощность. От этого зависит динамика воздушных потоков внутри помещения

Приточный воздух, подаваемый из диффузоров в рабочую зону снизу, может смешиваться с посторонними течениями воздуха, в связи с чем происходит неравномерный нагрев воздушных слоев по высоте и в некоторых случаях смещение теплого воздуха вниз. На практике это означает, что воздухообмен вытеснением сменился на перемешивание.

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.

Требования к системе вентиляции на производстве

Регулируются системы специальными санитарными нормами, которые раскрыты в СНиП «Вентилирование специальных и производственных зданий». Основные положения, которые следует выделить:

1. Монтаж в промышленных местах должен производиться в любом производстве, невзирая на количество работников и загрязненность. Необходимо это в целях безопасности при возникновении аварии или пожара для возможности очистки требуемого места
2. Сама система не должна стать причиной загрязнения. В новых технологиях это исключено. Требования применимо к более старым, требующим замены устройствам
3. Шум вентиляционной установки должен соответствовать нормам и не усиливать шум от производства
4. С преобладанием загрязнения воздушной среды, количество вытягиваемого воздуха должно быть больше приточного. Если место чистое, то ситуация должна быть противоположная, приток больше, а вытяжка меньше. Необходимо это для избегания попадания загрязненного воздушного потока в находящиеся рядом с этими местами. В большинстве остальных случаев необходимо соблюдать баланс притока и удаления воздушной среды
5. Согласно нормам, не меньше 30 м3/ч на одного человека свежего воздуха, при увеличенных площадях производственных местах, количество чистого подаваемого воздуха следует увеличивать
6. Количество входящего чистого воздуха на человека должно быть в достаточном объёме. Расчетами устанавливается скорость подачи воздушного потока и его масса. В учет берутся следующие факторы: влажность, избыточное количество тепла и загрязненность среды. В случае, если наблюдаются несколько или все вышеперечисленные факторы, то рассчитывается количество притока по превосходящей величине.
7. Устройство и вид системы на каждом производстве регулируются СНиП. Можно установить любую систему, если проектирование произведено с соблюдением законов и норм

Советы по проектированию

При проектировании систем вентиляции и кондиционирования всё основное оборудование (вентиляторы и вентустановки) устанавливаются в венткамерах. В этом, собственно, и заключается смысл этих помещений.

При этом возникает проблема, как уместить не только оборудование, но и воздуховоды, так как в венткамере они имеют наибольшее сечение. Часто это могут быть воздуховоды 1000х1000мм, иногда и больше.

Чтобы грамотно разместить оборудование в вентикамере рекомендуется придерживаться следующих советов:

• Крупное оборудование располагать снизу, на полу. Мелкое – подвешивать на шпильках сверху.
• Узлы обвязки калориферов размещать в этой же венткамере на свободных стенах (реже – прямо “на фоне” самой приточки).
• Проектировать в трехмерной системе, следить за пересечениями трасс. Обязательно делать несколько разрезов в разных плоскостях (спасибо появлению BIM-систем).
• Оборудование, особенно крупное, размещать как можно ближе к наружной стене (чтобы участок всасывания был как можно короче).
• При размещении оборудования нужно строго соблюдать зоны обслуживания (1-2 метра вокруг каждого элемента). При этом зоны можно накладывать (то есть одна и та же площадка может быть зоной обслуживания для одного и другого вентилятора).
• Для вентсистем нагрузка на пол обычноне критична. Но если внутри венткамеры устанавливаются чиллеры, баки-аккумуляторы, теплообменники системы холодоснабжения, то нагрузку на пол нужно обязательно проверить. При необходимости – усилить перекрытие или распределить оборудование на бОльшую площадь.
• Обязательно закладывайте виброизоляторы и гибкие вставки. Иначе шум и вибрации, которые образуются в венткамере, будут распространяться по всем воздуховодам здания, а люди в смежных помещениях будут отчетливо слышать шум от работы оборудования.

Обычно вентустановки размещают по периметру венткамер, а центр помещения оставляют свобдоным для обслуживания оборудования. В больших помещениях помимо систем по периметру может быть установлена вентустановка по центру, как бы разбивающая помещение на 2 зоны. Это нормально, лишь бы в каждой из зон было достаточно места для доступа к элементам вентсистем.

Предисловие

• 1 РАЗРАБОТАН Некоммерческим партнерством «Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике» (НП «АВОК»)

• 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

• 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 декабря 2021 г. № 1875-ст

• 4 ВЗАМЕН ГОСТ Р ЕН 13779—2007

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Оформление. ФГБУ «РСТ», 2022

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

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.

В каких случаях требуется организация венткамер

Вентиляционное оборудование, в частности наружные блоки, имеют одно отрицательное свойство – сильный шум. Это обстоятельство, а также сопутствующая работе вибрация, диктуют требование обустройства вентиляционного оборудования за пределами комнат, в которых люди находятся более 2 часов.

Альтернативой отдельным помещениям может стать пространство подшивного потолка, которое будет использовано под монтаж вентоборудования. Для использования подшивных потолков в качестве монтажных площадок есть регламент по производительности оборудования: установки с производительностью до 5000 м3/ч.

Устройство вентиляции. Этапы работ

Согласно СНиП, производственная вентиляция и кондиционирование обязательно должны быть установлены во всех помещениях цеха без исключения.

Вентиляция и кондиционирование производственных помещений выполняют следующие задачи:

• отведение воздушных масс, наполненных излишним теплом, ядовитыми парами, газовыми образованиями, частицами гари, дыма и т.д.;
• дополнительная очистка системой фильтрации воздухопотока, исходящего от технологического оборудования и содержащего опасные примеси;
• снабжение персонала постоянным притоком свежего воздуха, нормализация температурно-влажностного баланса, который определяет санитарно-гигиенический контроль.

Установка системы вентиляции производственных помещений происходит в несколько этапов:

• подготовительный – начальный этап, на котором производится проектирование, соответствующие расчеты. Исходя из этого выбирается оптимальное оборудование, транспортируются комплектующие, основные элементы, узлы;
• монтажный – происходит составление отдельных элементов, воздуховодов в единый комплекс. Вентиляционная система монтируется, собирается электрическая составляющая, подключается к электросети;
• пуско-наладочный – тестовая проверка правильного функционирования, качества, эффективности, подписание акта сдачи в эксплуатацию.