Основы вентиляции помещений промышленного типа: все о расчетах и видах систем

Вентиляционная система производственного помещения создает и поддерживает климатические показатели, нормы которых регламентируются инструкциями санэпиднадзора.

Влажность, температура и скорость воздушного потока важны для здоровья сотрудников предприятия и соблюдения технологического процесса. В отличие от бытовых объектов, на производствах контролируются и такие показатели, как количество механических и химических примесей в воздухе.

В некоторых случаях микроклимат в помещении должен обеспечивать оптимальные условия для хранения (например, в хранилищах музеев или библиотек), тогда удобство персонала отходит на второй план.

Классификация систем вентиляции на производстве

Промышленные вентиляционные системы и установки можно разделить по следующим свойствам:

• Способ передвижения воздушных масс: на свободное и принудительное;
• Характер действия: вытяжная или приточная;
• Обслуживаемая зона: локальная или общеобменная;
• Особенности конструкции: бесканальная или канальная.

Естественное побуждение

Вентиляция с естественным движением потока обладает следующими свойствами:

• перемещение воздушных потоков обеспечивается методом аэрации;
• за счет разности давления между цехом и концом вытяжного канала, находящимся выше кровли строения;
• за счет напора ветра.

Согласно основам вентиляции помещений производственного типа, естественное побуждение реализуют на производствах с мощным выделением тепла и содержанием механических примесей не более 30% ПДН в местах работы персонала.

Если перед подачей воздуха его необходимо обработать, такой метод, как аэрация не подходит.

Для стабильного движения воздушных масс за счет разности давления перепад высот между точками забора и выброса должен составлять от 3 метров. В расчетах вентиляции для помещений такого вида максимальная продолжительность горизонтальных вентканалов составляет 3 метра. Воздух в системе двигается со скоростью, не превышающей один метр в секунду.

Сооруженная по такому принципу вентиляционная система помещений дешева, просто монтируется и эксплуатируется. Однако эффективность ее нестабильна и варьируется от множества внешних факторов.

Механическое побуждение

В системах вентиляции помещений, работающих на механической тяге, применяются устройства, переправляющие массы воздуха на необходимые расстояния.

Воздух подается и отводится из рабочей зоны в нужных объемах при любых окружающих условиях. Если требуется, приточный воздух можно отфильтровать, охладить, нагреть, осушить или увлажнить. Естественная вентиляция не позволяет обеспечить оптимальные показатели воздуха. Параметры притока аналогичны показателям атмосферного воздуха.

Наиболее распространены системы вентиляции со смешанным побуждением.

Приточное оборудование подает в обслуживаемое здание свежий воздух. Одновременно с этим вытяжные механизмы вытягивают загрязненные, горячие или влажные пары.

При расчетах вентиляции помещений важно правильно сбалансировать объем подаваемого и отводимого использованного воздуха.

Локальная вентиляция

Принципиальное отличие локальной схемы воздухообмена в том, что воздух подается точечно в определенное место (локальная приточка) и отводится таким же способом (локальная вытяжка).

Вот перечень компонентов местной приточной вентиляции, используемых в помещениях промышленного назначения:

• воздушные души (потоки воздуха, идущие в определенное место с большой скоростью);
• отгороженные от общей площади участки, где создается особая атмосфера;
• воздушные завесы.

В связи с высокой эффективностью и экономичностью локальной вентиляции, она очень широко применяется на различных видах производств.

Вытяжная локальная вентиляция необходима, когда ядовитые вещества либо жар выделяются точечно и нужно предотвратить их распространение.

Элементы местной вытяжной вентиляции:

• вытяжные зонты;
• бортовые вытяжки;
• кожухи над оборудованием;
• воздушные завесы.

При расчетах вентиляции помещения учитываются следующие требования:

• локальная вытяжка не должна мешать ходу технологического процесса;
• вся поверхность выделения вредностей должна быть охвачена;
• выделения отводятся по ходу их физического движения (холодные направляются вниз, а горячие, согласно законам физики — вверх).

Отработанный воздух перед выпуском в окружающую среду обязательно очищается. Иногда достаточно лишь одного фильтра грубой очистки, при необходимости устанавливается каскад фильтров разной степени очистки. Несмотря на эффективность локальных систем, они не всегда справляются с поддержанием необходимого микроклимата.

Общеобменная вентиляция

Общеобменная вентиляционная система нужна тогда, когда вредные примеси, влага и тепло распределяются по всему объему помещения.

Приточная общеобменная система уменьшает концентрацию вредных веществ и вытесняет загрязненные воздушные массы.

Вытяжная общеобменная вентиляция представляет собой систему воздуховодов и вентилятор. Если протяженность вентканала не более 40 м, устанавливается осевой вентилятор, в противном случае — центробежный, как более мощный.

Особенности расчетов систем вентиляции

Расчеты и вид вентиляции помещения зависят от его назначения. Вентиляция производственного помещения должна удалять следующие виды загрязнений, выделяющиеся в процессе работы оборудования и людьми:

• горячий воздух;
• взрывоопасные и ядовитые примеси в воздухе;
• пары воды.

Расчет вентиляции помещения осуществляется по каждому из видов загрязнений, присутствующих в воздухе.

Расчет ведется по количеству приточного воздуха, необходимого для нормальных условий работы.

Расчет вентиляции по излишкам тепла:

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

где Qu — объем воздуха, отводимый локальными отсосами, в куб.м\ч, V — количество теплоты, выделяемое оборудованием и продукцией, в ваттах, c — теплоемкость, берется из справочников, равна 1,2 кДж, Tz — температура отработанного воздуха, отводимого от рабочих мест, в градусах Цельсия, Tp — температура приточного воздуха, в градусах Цельсия, T1 — температура удаляемого общеобменной вентиляцией воздуха.

Расчет для взрывоопасных и токсичных производств

При расчете вентиляции для производств с взрывоопасными или отравляющими выделениями, задача стоит в разбавлении их до предельно допустимого уровня.

Q = Qu + (M — Qu(Km — Kp)/(Ku — Kp),

где М — масса ядовитых веществ, выделяемых в воздух за 1 час, в мг, Km — содержание ядовитых веществ, в отводимом местными системами воздухе, в мг\куб.м, Kp — содержание отравляющих веществ в приточном воздухе, мг\кубометр, Ku — содержание отравляющих веществ, в воздухе, отводимом общеобменной системой, мг\кубометр.

Расчет при повышенном содержании влаги

Q = Qu + (W — 1,2(Оm — Оp)/(О1 — Оp)),

здесь W — количество влаги, попадающей в воздух цеха за 1 час, в мг\ч, Оm — количество пара, отводимого локальной системой, в гр\кг, Оp — влажность приточного воздуха, гр\кг, О1 — количество пара в воздухе, отводимом общеобменной системой, гр\кг.

Расчет выделений от персонала

При расчете вентиляции некоторых помещений важно учитывать каждый грамм влаги, попадающий в воздух. Тогда расчет осуществляется по числу сотрудников:

Q = N *m,

здесь N — число сотрудников, m — расход атмосферного воздуха в расчете на 1 чел в час.

Категории помещений по пожарной безопасности

Помещения любого назначения: производственные, складские, жилые или общественные делятся на категории по вентиляции и пожарной безопасности:

• А — повышенная опасность взрывов, возгораний. Здания, в которых используются или выделяются легковоспламеняющиеся газы и субстанции или вещества, которые при контакте с воздухом (водой) могут загораться или взрываться с температурой вспышки до 28 градусов;
• Б — опасность возгораний или взрывов. Здания, в атмосфере которых присутствуют пыль или пар, легко воспламеняющиеся и имеющие температуру вспышки выше 28 градусов;
• В1 — В4 — опасность возгораний. Здания, в которых выделяются или присутствуют жидкости, твердые или летучие вещества, трудно воспламеняющиеся при контакте с воздухом, водой или иными веществами;
• Г — умеренная опасность возгораний. Помещения, в которых присутствуют вещества в нагретом или расплавленном виде, выделяется обилие тепла, пламени. А также используемые в виде топлива или утилизируемые методом сжигания вещества;
• Д — слабая вероятность возгораний. Здания, в которых присутствуют не воспламеняющиеся вещества при температуре окружающей среды.

Создавая вентиляцию складских или производственных помещений, единую систему предусматривают в следующих случаях:

• для жилых домов;
• для административных зданий, бытовых, общественных или промышленных помещений с категорией по вентиляции Д;
• промышленных с категорией помещений по вентиляции Б или А, занимающих до 3 этажей;
• промышленных с единственной категорией Д, Г или В;
• складских, занимающих до 3 этажей, имеющих категорию В, А или Б.

Особенности вентиляции складов

Подбирая вентиляцию складского помещения, необходимо руководствоваться СНиП «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», «Складские здания», «Пожарная безопасность зданий и сооружений».

Если типовая вентиляция помещения с естественной тягой не в состоянии создать требуемый микроклимат, используется механическое побуждение. Например, для вентилирования складских помещений с хранением продуктов питания не рекомендуется использовать аэрацию. Уличный воздух загрязнен, а очищать его зачастую нет возможности.

В некоторых случаях организовать аэрацию нельзя из-за архитектуры здания или его расположения. Тогда прибегают к механическому типу вентиляции помещения склада.

Если на складе хранятся вещества, выделяющие вредные или взрывоопасные газы (пары), устраивается механическая вентиляция.

Тем не менее, в подавляющем большинстве хранилищ организовывается общеобменная система с естественной тягой и однократным воздухообменом.

Перед тем, как рассчитать вентиляцию помещения склада, необходимо определится с характером сохраняемых материалов. Так, при расчетах воздухообмена учитывается тип и количество вредных выделений.

Инфильтрация

Как правило, склады не герметичны. Процесс воздухообмена между помещением склада и улицей называется инфильтрацией. При большой разнице температур инфильтрация может составлять 1,5 — 2 воздухообмена. Этот параметр непременно учитывается при проектировании основ вентиляции хранилища.

Если для склада достаточно 1-кратного воздухообмена, можно организовать лишь выдув отработанного воздуха. Приток восполнится инфильтрацией.

Чаще в складах устанавливаются бесканальные системы. Каналы при естественной тяге целесообразно применять в небольших вспомогательных зданиях с расчетным воздухообменом не более 1.

При аэрации приток воздуха обеспечивается за счет открытых форточек. Если концентрация примесей в воздухе составляет более трети от ПДК, аэрация не применяется.

В теплое время года воздух подается в складское помещение через проемы в стенах, расположенных на высоте не более 1,5 метров от земли. Это могут быть ворота, окна, раздвижные перегородки.

Зимой проемы для притока оборудуют на высоте 3 — 4 метров от земли. Их обязательно прикрывают козырьками от дождя и снега.

Отвод отработанного воздуха производится через вытяжные шахты или форточки. Усиливается тяга в системе с помощью установки на выходе вытяжной шахты дефлектора. А интенсивность тяги регулируют различными заслонками, шиберами, жалюзи.

Высота оголовка вытяжной шахты должна превышать высоту конька крыши на 50 см и более. В противном случае при сильных ветрах наблюдается обратная тяга.

Расчет объема приточного воздуха:

Опр=3600*S*m*n,

где S — площадь форточек в кв.м, m — скорость движения воздуха в м\сек, составляет 1 — 1,5 при естественной тяге, n — коэффициент расхода, зависит от угла открытия окна: при 90 градусах 0,65, при 45 — 0,44, при 30 градусах — 0,32.

Таблица 1. Объем воздуха, проникающий через 1 кв.м форточки

Особенности вентиляции торговых помещений

Все торговые помещения можно условно разделить на 2 типа:

• Магазины-склады (крупные гипермаркеты типа Метро);
• Зонированные торговые комплексы (моллы типа Мега).

Магазины-склады

В первом случае не требуется подавать воздух в отдельные помещения. Потому вентиляция торгового помещения первого типа чаще всего представляет собой мощную приточно-вытяжную установку без зонирования климатических показателей.

Стандартным решением для магазинов-складов являются крышные кондиционеры. Это моноблочное оборудование, которое устанавливается на крыше здания и соединено с залом воздуховодами. Воздуховоды распределяются под навесным потолком. Кроме вентиляции руфтоп выполняет функцию отопления и кондиционирования.

Иногда устанавливают несколько руфтопов меньшей мощности вместо одного большого.

Крышные кондиционеры надежны, долговечны, тихо работают и достаточно экономичны. Единственный минус использования вентиляции торгового помещения этого типа — невозможность зонирования показателей воздуха.

Торговые комплексы

В торговых комплексах существуют зоны различного назначения: бутики, салоны красоты, кафе, склады. Которым требуется создавать разный микроклимат. Поэтому для каждого типа помещений делается расчет в зависимости от количества посетителей, выделения тепла, влаги (спа-салоны), дыма (залы для курящих).

Дополнительной сложностью является размещение торговых комплексов в нескольких уровнях, а также архитектурные особенности каждого помещения.

Стандартным выбором для вентиляции торговых помещений такого типа являются центральные кондиционеры. Это секционное оборудование, включающее секции:

• обогрева;
• шумоподавления;
• вентиляторов;
• увлажнения;
• фильтрации.

Модули заключены в общий корпус, который размещается в специальном отсеке здания. Так как центральный кондиционер не включает источники холода и тепла, его необходимо сочетать с чиллер-фанкойлом. Такая комбинация оборудования позволяет задавать индивидуальные параметры воздуха для каждого помещения, обслуживает здания любой площади. А еще этот вид оборудования для вентиляции помещений можно одновременно применять для подогрева воды в бассейне и замораживания льда на катке.

Такое сложное климатическое оборудование управляется только автоматизированно через центральный пульт.

Особенности вентиляции чистых помещений

Главной задачей вентиляции в чистом помещении является обеспечение таких показателей:

• Концентрации частиц пыли в 1 куб. м воздуха. Для этого воздух прогоняется через абсолютные фильтры, поддерживая заданный класс чистоты. Приточный воздух очищается на четырехступенчатых фильтрах, улавливающих включения до 0,01 микрон;
• Температура, влажность и скорость движения воздуха. Микроклимат важен не столько для работы персонала, сколько для технологического процесса. Если воздух слишком сух, он вызывает появление статического электричества. Если же слишком влажен — может оседать конденсат;
• Разница давлений между чистым и прилегающим помещениями. Чтобы из соседних залов в чистое помещение не попадала пыль и влага, внутри поддерживается немного повышенное давление. Вентиляция чистого помещения обеспечивает преобладание притока над вытяжкой;
• Наличие свежего воздуха. В помещении работают люди, поэтому они должны обеспечиваться чистым воздухом в объемах, регламентируемых санитарными нормами.

Создание «чистых зон»

С помощью направленного или ламинарного потока воздуха можно создать чистую зону в помещении. Двигающийся в одном направлении без завихрений воздух вытесняет пылевые частицы из необходимой зоны. Далее они вытягиваются за пределы по системе воздуховодов. Благодаря особой направленности движения потока частицы удаляются моментально. Эффект достигается за счет использования особых ламинарных распределителей воздуха.

Как правило, основа вентиляции чистого помещения — это центральный кондиционер особой модификации.

Управляется он автоматически. А поддерживаются необходимые параметры воздуха с помощью целой сети датчиков и диспетчерского узла, тоже полностью автоматизированного.

Проектирование и монтаж промышленной вентиляции это сложнейший многоэтапный процесс. Многие фирмы предлагают комплексные услуги: от проектирования до сервисного обслуживания. Такое решение снимает с заказчика все проблемы с микроклиматом предприятия.

Видеоролик об автоматизации управления вентиляцией чистых помещений: