Системы вентиляции производственных помещений: вытяжная, местная, естественная

Принципиальное отличие промышленной вентиляции в том, что оборудование справляется с обслуживанием крупных помещений, зачастую с весьма сложными условиями микроклимата. В воздух могут выделяться вредные вещества, горячий пар или пыль. Основная задача вытяжной вентиляции производственных помещений оперативно «уловить» все нежелательные примеси и удалить их, не нанося вред окружающей среде.

Виды вентиляции помещений

По методу движения воздуха существует два типа вентиляции:

• механическая;
• естественная.

Согласно принципу работы все вентиляционные установки делятся на:

• Приточные (для подачи свежего воздуха), могут быть локальными (оазис, завеса или воздушный душ), а также общие (приток направленный или рассредоточенный).
• Вытяжные (эвакуируют отработанный воздух), бывают общими или локальными.

Естественная вентиляция в производственных зданиях

Любая естественная приточная или вытяжная вентиляция производственного помещения функционирует, используя разницу температур и давления воздуха в цехе и на улице. Значит, движущей силой естественной тяги являются ветровой и тепловой напоры.

Вследствие перепада температур из цеха вытесняются расширенные теплые воздушные массы, а на их место затягиваются чистые, холодные. С наветренной области формируется область повышенного давления, усиливающая приток свежего воздуха снаружи. С подветренной стороны здания давление наоборот всегда понижено, что способствует оттоку отработанного воздуха. Физические законы успешно применяют для вентиляции предприятий с интенсивным тепловыделением. Но не во всех случаях мощный обмен воздуха гарантирует создание всех необходимых условий для работы персонала.

Чем заметнее перепад температуры возле пола и у потолка цеха, а также чем выше помещение, тем эффективнее будет работать система.

Если в стенах и окнах цеха есть щели, часто открываются двери или ворота, вероятно появление сквозняков и понижение температуры. Летом же на удаленных от дверей и окон участках нормы вентиляции производственных помещений нарушаются.

Аэрация воздуха в помещении

Аэрация в некоторых случаях создает эффективный воздухообмен на основе естественной тяги. Для ее реализации устанавливаются аэрационные фонари – специально разработанные элементы вентиляции.

Иногда при строительстве производственного помещения расчет вентиляции не производится, оборудование не монтируют. Тогда можно в уже готовом цеху разместить шахты и каналы, работающие за счет теплового напора. Выходы шахт прикрывают оголовками-дефлекторами. Ветер обдувает дефлектор и формирует в трубе область разрежения, усиливая подсос воздуха. Подобная система широко используется в сельскохозяйственных и животноводческих постройках, кузнях, небольших пекарнях. Устанавливается труба на самом высоком выступе крыши.

Аэрация это один из наиболее эффективных примеров естественной промышленной вентиляции. Ее используют на производствах с обильным образованием газов, ядов и тепла.

Устройство естественной вентиляции на производстве

В обслуживаемых зданиях обустраивают 3 уровня проемов с форточками особой конструкции. Первые два ряда проемов располагаются на высоте 1-4 метров от пола. В крыше устанавливают светоаэрационные фонари с регулируемыми форточками.

Летом потоки чистого воздуха попадают сквозь нижние фрамуги, а грязные уходят вверх. В холодное время года воздух проникает через средний ряд форточек и, согреваясь, достигает уровня нахождения персонала.

Разным положением форточек регулируется интенсивность вентиляции. Рассчитывая вентиляцию производственного помещения, определяют площадь форточек, проемов. Так как наихудшее время для работы системы – теплая безветренная погода, ее и берут за точку отсчетов.

При ветреной погоде естественная тяга работает качественнее. Но при сочетании определенной силы и направлении ветра может создаваться обратная тяга.

Перемешанный с пылью и газами чистый воздух направляется в зоны нахождения людей. Чтобы предупредить распространение пыли и грязи, устанавливают фонари незадуваемой конструкции с защитой от ветра.

В жаркое время года приточный воздух охлаждается методом распыления в нем холодной воды из форсунок, расположенных в области форточек. Воздух охлаждается и немного увеличивается влажность.

К зданиям с естественной аэрацией предъявляются некоторые требования:

• периметр его должен быть открыт доступу воздуха;
• аэрируются одноэтажные цеха или расположенные на последних этажах многоэтажек.

Очень сложно смонтировать естественную вентиляцию в многопролетных промышленных помещениях. При ширине цеха более 100 метров доставка чистого воздуха к центру здания практически неосуществима. Тогда для аэрации устанавливают незадуваемые фонари Батурина с отдельным каналом для вытяжки и притока. Зимой такая система может вызвать нежелательное падение температуры в рабочей зоне производственного помещения. Поэтому в многопролетных цехах обычно устанавливается принудительная вентиляция с обогревом притока.

Управление всеми элементами аэрации осуществляется механически.

Преимущество такого вида вентиляции производственных помещений в возможности обеспечения мощного воздухообмена.

Другой плюс в невысокой стоимости механизмов.

Недостатки:

• зависимость от погоды;
• сложность управления;
• невозможность обеспечения удаленных рабочих мест свежим воздухом.

Аэрация, как вид вентиляции производственных помещений, неприемлема, если технология подразумевает распространение вредных примесей, пыли. Потому что фильтрация отработанных воздушных масс невозможна.

Принудительная вентиляция в производственных помещениях

Приточная или вытяжная схемы вентиляции производственных помещений на механической тяге дают возможность довести параметры подаваемого в помещение воздуха до требуемых (увлажнить, отфильтровать, охладить, нагреть и обезвредить воздух).

Преимущества принудительной вентиляции:

• ее работа не связана с температурой снаружи;
• подавать, удалять воздух можно из необходимой точки;
• существует возможность изменять кратность вентиляции производственного помещения в любых пределах;
• можно произвести точный расчет вытяжной или приточной вентиляции производственного помещения.

Среди применяемых сегодня видов вентиляции производственных помещений наиболее широко распространена принудительная вытяжная.

Вентиляция производственных помещений ограничивает распространение грязного воздуха и отводит его прямо из источника появления.

На качество работы местной вентиляции производственного помещения влияет правильность подбора оборудования, форма воздухоприемников, степень разряженности атмосферы.

Все виды вытяжных установок для вентиляции производственных помещений состоят из таких компонентов как:

• отсос (воздухоприемник);
• вентилятор;
• воздуховоды;
• фильтры;
• вытяжной канал.

Весь объем грязного воздуха должен улавливаться воздухоприемником и далее передаваться по системе местной вентиляции производственного помещения.

Виды производственных воздухоприемников

Отсосы или воздухоприемники для вентиляционных систем бывают двух типов:

• закрытого;
• открытого.

Вентиляционные воздухоприемники открытого типа состоят из:

• защитного кожуха;
• зонта вытяжного;
• отсосов бортовых или шарнирно-телескопических (устанавливаются непосредственно на рабочем месте);
• передвигаемые воздухоприемники.

Такие приемники отличаются тем, что проем для поступления грязного воздуха находится немного поодаль от места его выброса.

Кожух защитный противопылевой устраняет столб пыли (так называемый пылевой факел), образующийся, например, на столярном производстве: при шлифовке, полировке, на точильных станках. Устройство содержит козырек и устанавливается поперек движению пылинок.

Кратность местной вентиляции производственного помещения рассчитывается исходя из скорости и диаметра точильного или шлифовального круга.

Зонты вытяжные уменьшают зону распространения и отводят горячий воздух, содержащий опасные примеси и поднимающийся вверх согласно принципу конвекции. Размер зонта должен полностью покрывать площадь источника горячего воздуха. Зонты выполняются со свесами или без них. Свесы изготавливаются из жестких листов или плотного полотна. Открытые зонты удобнее, так как свесы не мешает доступу персонала.

На вредных производствах скорость потока воздуха, попадающего в зонт, должна быть от 0,5 метров в секунду и выше. Если зонт удаляет горячий воздух без примесей, скорость должна быть от 0,15 до 0,25 метров в секунду.

На травильных и гальванических ваннах устанавливаются воздухоприемники в виде щелей или бортовые отсосы. Воздух двигается над ванной и вытягивает вредные испарения щелочей и кислот до их распространения по всему помещению.

Если ширина ванной невелика (до 70 см), устанавливают однобортовые отсосы.

Широкие ванны оснащают двухбортовыми отсосами, а также конструкциями, сдувающими испарения с поверхности жидкости, «с передувкой».

Объем воздуха, пропускаемый через такие устройства, зависит от площади поверхности жидкости, степени ядовитости паров, температуры жидкости. Так как пары быстро разрушают металлические конструкции, вентиляция производственных помещений данного направления изготавливается из устойчивых материалов, например ПВХ.

В цехах сварочных работ и пайки отсосы устанавливаются на вертикальные или скошенные панели с множеством отверстий.

Очень распространены телескопические и шарнирные отсосы. Благодаря выдвигающейся трубе, всасывающий конец можно приближать к необходимому месту.

В цехах с полуавтоматическими сварными аппаратами и паяльниками, работающими в углекислом газе, отсосы монтируются непосредственно в инструменты. Такое оборудование эффективно при воздухообмене до 20 кубометров в час.

Если место работы сварщика не зафиксировано, используются передвижные отсосы, некоторые из них на присосках крепятся к сварочному аппарату.

Отсосы закрытого типа:

• вытяжные шкафы;
• кабины;
• боксы-укрытия;
• камеры.

Вытяжные шкафы устанавливаются в цехах с обильным выделением ядовитых паров и газов.

Боксы-укрытия не предусматривают открытые проемы и используются на производствах с радиоактивными и особо ядовитыми веществами. Все манипуляции рабочий совершает посредством резиновых перчаток и встроенных рукавов или механических устройств.

Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях с полной изоляцией источников опасных выделений называется аспирацией и считается одной из наиболее безопасных и эффективных схем.

Виды производственных вентиляторов

Воздух в системах принудительной вентиляции приводится в движение механическими устройствами: воздуходувными машинами, работающими от электричества. Чаще всего устанавливают радиальные или осевые модели.

Радиальный или центробежный вентилятор называется еще «улиткой» по форме корпуса, в которое встроено колесо с лопастями. Во время кручения колеса воздух проникает в корпус, изменяет направление и под давлением подается в воздуховод.

Вытяжной воздух часто насыщен вредными и агрессивными компонентами и даже взрывчатыми веществами. В зависимости от возможных примесей используются вентиляторы:

• стандартного вида для воздуха температурой до +80 градусов с небольшим количеством пыли;
• антикоррозийного вида – для паров щелочей и кислот;
• с защитой от искр – для взрывоопасных воздушных смесей;
• пылевые – используются если пыли в воздухе больше 100 миллиграмм на кубометр.

Номера вентиляторов обозначают диаметр колеса, выраженный в дециметрах.

Осевые вентиляторы представляют собой наклонные лопасти, установленные в цилиндрический корпус. При работе воздух двигается параллельно оси вентилятора. Такие модели устанавливают чаще в некрупных сетях, аварийных вытяжных каналах и в рудниках. Их преимущество в том, что один вентилятор может подавать воздух в двух противоположных направлениях, осуществляя и вытяжку, и приток.

Воздух подается в необходимые точки по воздуховодам. Чаще всего их изготавливают из листового металла, а при работе с агрессивными веществами — из пластика, керамики и других устойчивых материалов.

Пылеуловители и фильтры для работы на производстве

Качество выбросов воздуха в атмосферу регламентируется требованиями к вентиляции производственных помещений. Поэтому грязный воздух из промышленных цехов необходимо фильтровать перед выбросом в окружающую среду. Один из важнейших параметров, рассчитываемый для вентиляции производственного помещения – эффективность очистки воздуха.

Она подсчитывается так:

где Квх— это концентрация примесей в воздухе до фильтра, Квых — концентрация после фильтра.

Иногда единственный пылеуловитель или фильтр достаточно очищает воздух, тогда очистка именуется одноступенчатой. Если же воздух очень загрязнен, необходимо организовать многоступенчатую очистку.

Вид очистительной системы зависит от количества примесей, химического состава и формы.

Самая простая конструкция пылеуловителей – пылеосадочные камеры. В них резко снижается скорость воздушного потока и за счет этого оседают механические примеси. Такой вид очистки подходит лишь для первичной очистки и не слишком эффективен.

Пылеосадочные камеры бывают:

• простыми;
• лабиринтовыми;
• с отбойником.

Чтобы уловить пыль с частицами больше 10 микрон используют циклоны – инерционные уловители пыли.

Циклон – это цилиндрическая емкость из металла, сужающаяся снизу. Сверху подается воздух, частицы пыли под влиянием центробежных сил ударяются о стенки и падают вниз. Чистый воздух выводится через специальную трубу.

Два небольших циклона, установленные друг за другом, увеличивают эффективность очистки на 90% по сравнению с одним большим.

Чтобы еще увеличить объем задержанной пыли, в корпусе циклона распыляют воду. Такие устройства называются циклонами-промывателями. Пыль смывается водой и направляется в отстойники.

Современный вид пылеуловителей – ротационные или ротоклоны. Их работа основана на сочетании сил Кориолиса и центробежной силы. Конструкция ротоклонов напоминает центробежный вентилятор.

Электрофильтры – это еще один способ очистить воздух от пыли. Положительно заряженные частицы пыли притягиваются к электродам с отрицательным зарядом. Через фильтр пропускают высокое напряжение. Чтобы очистить электроды от пыли, они время от времени производится автоматическое потряхивание. Пыль попадает в накопители.

Используются также гравийные и коксовые фильтры, смачиваемые водой.

Фильтры средней и тонкой очистки выполняются из фильтровального материала: войлока, синтетических нетканых материалов, мелких сеток, пористых тканей. Они улавливают мельчайшие частички масел, пыль, но достаточно быстро забиваются и требуют замены или очистки.

Если воздух необходимо очистить от очень агрессивных, взрывоопасных веществ или газов, используются эжекционные системы.

Эжектор состоит из четырех камер: разряжения, конфузора, горловины, диффузора. Воздух в них попадает под большим давлением, увлекаемый мощным вентилятором или компрессором. В диффузоре динамическое давление преобразуется в статическое, после чего воздушная масса увлекается наружу.

Приточная вентиляция на производстве

Нормы вентиляции производственных помещений указаны в СНиП 41-01-2003. Перед подачей в помещение воздух следует обрабатывать: охлаждать или согревать, фильтровать от пыли, иногда повышать его влажность.

Устройство приточной вентиляции:

• воздухозаборник;
• воздуховоды;
• фильтры;
• обогреватели;
• вентилятор;
• распределители воздуха.

При монтаже вентиляции производственного помещения для размещения нагревателя, фильтра и вентилятора организуется приточная камера.

Воздухоприемники располагают на высоте 2 м над уровнем земли, в отдаленных от источников загрязнений местах, иногда над крышей здания. При подборе места учитывается направление ветров. Снаружи воздухозаборные устройства прикрывают жалюзи, решетки или зонтики.

Приточный воздух очищается фильтрами самого разного типа, чаще из нетканых материалов.

Воздух зимой подогревается тенами или калориферами. Теплоносителем выступает вода или электроэнергия. При необходимости увлажнения устанавливаются камеры орошения, где распыляется мелкодисперсная фракция воздуха. Таким же способом охлаждается воздух.

Местная приточная система в помещении

Требования к вентиляции производственных помещений не всегда удовлетворяются общеобменной вентиляцией. И тогда устанавливается местная приточная система.

Виды местной приточной вентиляции:

• воздушно-тепловые завесы;
• воздушные души;
• оазисы;
• воздушные завесы.

Воздушный душ это поток чистого воздуха, направленный на рабочее место. Цель его — усилить теплоотдачу организма сотрудника и предотвратить перегрев.

Установки душирования могут быть:

• стационарными;
• мобильными.

Душирование организуется в горячих цехах, а также при инфракрасном облучении персонала более 350 Вт/кв. метр.

Нормы вентиляции производственных помещений такого типа зависят от тяжести работы, температуры воздуха в цехе и интенсивности ИК-облучения. В среднем температура воздуха в воздушном душе от +18 до +24 градусов. Двигается поток со скоростью от 0,5 до 3,5 метра в секунду. Скорость прямо пропорциональна температуре воздуха и интенсивности облучения. А температура приточного потока обратно пропорциональна этим показателям.

Для изменения направления потока воздуха на концы воздуховодов крепят специальные вращающиеся патрубки.

Воздушные оазисы обслуживают целый участок цеха, который отгораживается от остальной площади легкими ширмами. На участке воздух двигается с рассчитанной скоростью и температурой. В оазисе кратность вентиляции промышленного помещения тщательно рассчитывается.

Воздушно-тепловые и воздушные завесы предназначены для предупреждения переохлаждения сотрудников и выхолаживания помещений через открытые двери или проемы.

Существует 2 вида завес:

• с подогревом приточного воздуха;
• без подогрева.

Общеобменная вентиляция необходима в тех случаях, когда влага, жар и загрязнения поступают по всему объему цеха и с помощью локальных мер нормы вентиляции производственных помещений соблюсти невозможно. При общеобменной системе вентиляции отработанный воздух в производственном помещении разбавляется чистым до требований санитарно-гигиенического контроля. Это не экономная и не очень эффективная система.

Для предотвращения подсоса грязного воздуха из цеха, вентиляционные камеры и воздуховоды тщательно уплотняются и монтируется вентиляция производственного помещения в наиболее чистых местах.

Согласно нормам санитарно-гигиенического контроля вентиляционных систем производственных помещений, все составляющие содержатся в чистоте и проходят периодические проверки.

Воздух подается со скоростью до 15 метров в секунду через щелевые воздуховоды, создает преграду для потока холодного уличного воздуха. Подробнее о тепловых завесах в видеоролике: