Особенности организации вентиляционной системы на производстве: виды, расчет необходимого воздуха

Для чего необходима промышленная вентиляция?

Промышленная вентиляция применяется на предприятиях для удаления загрязненных воздушных масс с рабочей зоны и обеспечения притока свежего воздуха.

На многих предприятиях в процессе работы в воздух попадает большое количество примесей: как химических, так и механических.

Это приводит к угрозе не только здоровья работников, но и нарушению пожарной безопасности.

Особенности организации вентиляционной системы на производстве

Именно поэтому установка соответствующей мощностям

производства и особенностям его функционирования вентиляции является насущной необходимостью. Государство регламентирует нормы и требования к таким системам, учет которых необходим для создания комфортного микроклимата помещений. К ним относят: эксплуатационные, энергосберегающие, требования к пожаробезопасности, санитарно-гигиенические, экологические, акустические.

Подобная система призвана решать такие задачи:

— обеспечение регулярной подачи свежего воздуха в рабочие помещения;

— удаление загрязняющих веществ (газа, пыли, паров, токсичных соединений);

— минимизация возможности аварийной ситуации вследствие взрыва или возгорания;

— поддержание комфортной температуры и влажности в производственных зданиях.

Только соблюдение обозначенного комплекса норм дает возможность правильно рассчитать и организовать безопасную обстановку. Нарушение подобных норм может привести к закрытию производства и наложению крупного штрафа на владельца.

Классификация вентиляционных систем

Общепринятая классификация промышленной вентиляции основывается на трех признаках:

—  Принцип работы: естественная и механическая.

Естественная работает на основании различий в давлении и температуре воздуха внутри помещения и снаружи. Для обеспечения воздухообмена применяются вентиляционные отверстия, поток в которых регулируется специальными задвижками и форточками. Она не требует больших финансов, но эффективность зачастую зависит от внешних условий. Такая схема может применяться только там, где нет вредоносных выбросов.

Механическая (принудительная) система функционирует благодаря специальным агрегатам, которые обеспечивают бесперебойную работу вне зависимости от внешних факторов. Обладает большой площадью действия. Способна собирать вредные вещества в местах их скопления, не допустив распространения по помещению. Кроме воздухообмена может осуществлять очистку, подогрев, увлажнение или осушение воздуха.

Принудительная вентиляция на основании выполняемых задач может быть общеобменная и местная. Общеобменная обеспечивает смену воздушных масс во всей комнате. Ее применение актуально в тех производствах, где выбросы не локальны, а распространены равномерно по всему пространству. Местная направлена на локализацию загрязнений на конкретном участке и обеспечение туда притока свежего воздуха. Применяются при точечных очагах выбросов непосредственно у рабочего места.

На основании применимых технологий и принципах подачи воздушных масс механическая вентиляция делится на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную. Во время работы приточной воздух нагнетается в комнату дополнительным агрегатом, а выводится естественным способом. Такой метод применяют на производстве с небольшим количеством выделений вредных веществ или там, где их совсем нет.

При вытяжной промышленной вентиляции загрязненные воздушные массы отводят из помещения. Поступающий поток при этом обеспечивается естественным падением давления в комнате. Её применение гарантирует удаление высокотоксичных веществ, вывод лишне влаги, неприятного запаха, переизбытка углекислого газа. Но она не позволяет регулировать поток поступающего воздуха.

Приточно-вытяжная (смешанная) система построена на принудительном поступлении и вытяжке воздушных масс. Она обеспечит качественный воздухообмен очищая воздушный поток, регулируя влажность и температуру. Может быть представлена схемой перемешивания или вытеснения. В первом случае свежий поток попадает в комнату с верхних вентиляционных отверстий, затем смешиваясь с загрязненным высасывается воздухораспределительными решетками. В процессе вытеснения чистый поток подается снизу комнаты, выводя отработанный в воздухораспределительные решетки.

Элементы промышленной вентиляции

Промышленная вентиляция состоит из 10 ключевых элементов:

— воздухозаборной решетки: она устанавливается с внешней части здания и выполняет как декоративную, так и защитную функцию (не пропускает внутрь мелкий мусор, влагу, снег, тополиный пух).

— воздушного клапана: не пропускает холодный уличный воздух в вентиляционную систему при ее выключении. Он соединен электроприводом, чтобы синхронизировать его работу с включением и выключением вентиляции;

— фильтра для очистки воздуха: он не пропускает мелкие твердые частички пыли в систему и продляют срок ее эксплуатации. Могут быть трех классов: для грубой очистки — фильтрует частицы больше 10 мкм (сетка из металла); для тонкой очистки – частицы до 1 мкм (из активированного угля и стеклоткани); особо тонкая очистка – частицы до 0,1 мкм (из клееной субмикронной бумаги или клееного стекловолокна)

— воздухонагревателя (калорифера): для подогрева входящего с улицы потока. Может быть электрическим или водяным. Как альтернатива может применяться рекуператор. Для его работы не требуется дополнительная энергия. Он подогревает входящий поток тем теплом, которое собирает у исходящего

— вентилятора: обеспечивает поступление чистого воздуха. Основные характеристики: полное давление, производительность, уровень шума, размеры, тип (осевой или радиальный). Стоит отметить, что осевой не подойдет для разветвленной сети воздуховодов, так как создает низкое давление

— шумоглушителя: не позволяет шуму от вентиляторов распространяться по воздушным каналам. Изготовлен из минеральной ваты, стекловолокна, помещенных в металлическую емкость (цилиндр или короб)

— воздуховода: канал поступления воздушных масс. Его параметры: площадь сечения, форма (круглая, прямоугольная), тип (гибкий, полугибкий, жесткий). Круглые более эффективные. Прямоугольные проще устанавливать

— фасонных изделий: разветвитель, поворот, переходник

— воздухораспределительных устройств: равномерно распределяют воздушный поток по производственным помещениям. Могут быть из металла или пластика, круглые или прямоугольны, разные по размеру и цвету (решетки или плафоны)

— системы управления: простая – с кнопкой запуска; сложная – автоматизировано управляет всеми узлами вентиляции

Чтобы не покупать все узлы отдельно, подгоняя по размерам, можно приобрести готовую вентиляционную установку, не требующую дополнительной настройки

Особенности местной вентиляции промышленных помещений

Необходимостью функционирования больших предприятий является применение местной вентиляции. В отличие от общеобменной, она способна создать приемлемый микроклимат на рабочем месте, локализовано выводя вредные для организма вещества и пар от источника выделения и обеспечивая поступление необходимого количества свежего воздуха. В комплект подобного оборудования входит вытяжной вентилятор, трубопроводы, вентиляционные решетки.

Обратите внимание: Если местная вентиляция направлена на удаление от рабочего места веществ 1 и 2 классам опасности, то при ее отключении запуск агрегатов невозможен.

В соответствии с особенностями производства, в системе могут установить резервные вентиляторы и оснастить местные отсосы автоматикой. При этом вентиляция должна быть разделена на две части: приточная и вытяжная. В первой вентилирование обеспечивается тепловой завесой или воздушным душем.

Тепловая завеса из воздуха – барьер на пути переохлажденной или перегретой воздушной массы. Необходим, когда проем находится в открытом состоянии долгое время или открывается часто. Это приводит к переохлаждению рабочих. Или при работе сушильных машин может привести к перегреву в помещении. Такие барьеры позволяют соблюдать требования температурного режима:

— для работы, не требующей приложения большой физической силы – 14^о С;

— для работы средней тяжести — 12°С;

— для выполнения тяжелой работы — 8°С.

Имейте ввиду: если рабочее место находится рядом с воротами или проемом, то возле него устанавливается экран или перегородка для защиты работника.

Принцип работы местной вытяжки: специальные отсосы захватывают, отводят загрязняющие вещества (газ, дым, пыль) из помещения наружу. Применяя схему воздушного душа, задача состоит также в поступлении большого количества внешнего воздуха в определенное место и с его помощью понижение температуры. Такая система используется на предприятиях, где в процессе работы на человека воздействует высокая температура и интенсивно выделяющаяся энергия (около 300 ккал/м²в час), которая идет от нагревательных приборов и печей. Установки могут быть передвижными или стационарными и обеспечить скорость обдува 1-3,5 м/с. Воздушный душ позволяет обеспечить тепловой баланс человеку, находящемуся под воздействием агрессивной среды.

Кроме перечисленных тепловой завесы и воздушного душа, может быть применен воздушный оазис. Это тоже устройство местной вентиляции, которое создает комфортный микроклимат с фиксированными параметрами температуры и влажности в определенной части производственного здания. Принцип деятельности заключается в очищении поступающего в определенное изолированное место воздуха, проходящего специальную влажно-тепловую обработку. Такая схема направлена на нейтрализацию вредных веществ и улучшение рабочих условий. Может быть представлена отдельной кабиной или направлением свежей струи непосредственно на рабочее место.  При этом отсасывающее устройство помещается максимально близко к источнику выделения загрязняющих веществ или пара, что повышает процент выводимых отработанных масс.

Расчет воздухообмена местной вентиляции

Подобные вычисления необходимы для…

определения расхода поступающего воздуха и организации системы таким образом, чтобы приточная и вытяжная работали равновесно. Недостаток поступающего потока в помещении при активной вытяжной конструкции может создать область пониженного давления, которая негативно сказывается на состоянии человека. Также при переизбытке притока и плохом выводе воздушных масс, вредоносные вещества могут распространяться по всему производственному зданию, негативно влияя на всех работников.

В соответствии с нормами СНиП, подобные расчеты делают в соответствии с показателями:

— излишков теплоты, выделяемых работающим оборудованием или готовой продукцией;

— водяных паров, которые насыщают воздух здания;

— токсичных выбросов – газ, пыль, аэрозоль;

— количество рабочих на предприятии.

Имейте ввиду: расчет должен проводиться не только для рабочих помещений, но и для подсобных и бытовых.

Чтобы правильно организовать воздухообмен, стоит определить необходимый расход в соответствии с каждым показателем. Самый высокий процент потребления и должен стать основным при планировании системы. Стоит учитывать все виды выделяемых газов: делаем расчеты по каждому и суммируем результат.

Обзор рассчетов

Рассчитываем выделение теплоты.

Для проведения расчета необходимо знать: площадь горячих поверхностей; температуру нагрева; выделяемое количество теплоты; температуру в рабочей зон и в 2 метрах от нее. Расчеты проводит инженер-технолог, который владеет информацией о производственном оборудовании, характеристике продукции, особенностях процесса изготовления. Рассчитывается по формуле:

L=L_wz+ [3.6Q – c*L_wz (t_wz – t_in)/ c (tl – t_in)]

Где L – объем необходимого приточного воздуха (м³/ч); L_wz – воздух, высасываемый точечными отсосами (м³/ч); Q – тепловыделение (Вт); с – теплоемкость воздуха 1.006 кДж/(кг °C); t_in – температура поступающего воздуха; tl, t_wz – температура возле рабочей области и в ее пределах.

Рассчитываем избыток водяных паров.

Подобные расчеты легко сделать, когда производство работает. Но вот на стадии проектирования представить количество выделяемой влаги трудно. Поэтому данные показатели рассчитывают совместно инженер-технолог и проектировщик вентиляции. Формула похожа на предыдущую, только показатели температуры заменены показателями влажности:

L=L_wz+ [W – 1.2 (d_wz – d_in)/ (dl – d_in)]

Где W – выделение пара в единицу времени (грамм/час); d_in – количество влаги в притоке (г/кг); d_wz, dl – содержание влаги в воздухе непосредственно возле рабочего места и рядом с ним.

Рассчитываем выброс пыли и вредных веществ.

Для этого необходимо четко представлять все особенности производственного процесса: учесть все возможные вредные выбросы, их концентрации. На этом основании рассчитывают расход необходимого объема чистого воздуха:

L = L_wz + [m_po – L_wz (q_wz – q_in) / (ql – q_in)]

Где m_po – масса вредных веществ и пыли, которая выделяется за единицу времени (мг/час); q_in – содержание вещества в наружном воздухе (мг/м³); q_wz – предельно допустимая концентрация в рабочей зоне (мг/м³); ql – концентрация в остальном помещении.

Проведя все расчеты и выбрав наивысшее значение, оно и будет показателем необходимого объема поступающего свежего воздушного потока. Принцип работы: рассчитанное количество свежих воздушных масс засасывается в помещение. При этом внутренний загрязненный воздух разбавляется, понижая концентрацию присутствующих вредоносных веществ. Локальные зонты, расположенные непосредственно над местом выброса, высасывают основной поток загрязнений. Остальную разбавленную смесь газов выводит принудительная вытяжка.

Рассчитываем объем необходимого воздуха в соответствии с количеством постоянно пребывающих на рабочем месте людей.

Вышеприведенные расчеты необходимы на производстве с большим количеством выбросов. Но есть предприятия, где загрязнители отсутствуют. Например, офисы или предприятия, занимающиеся упаковкой и логистикой. Тогда необходимое количество воздуха напрямую зависит от потребления людьми. Для расчетов стоит определить количество рабочих мест, где человек присутствует минимум 2 часа в день. Формула расчета:

L = m * N

Где m – объем воздуха, необходимый а 1 человека (в проветриваемом помещении норма 30 м³/ч; в изолированном 60 м³/ч); N – количество постоянно присутствующих работников.

Примерные схемы вентиляции в различных цехах

В сварочном цехе: выделения состоят из соединений фтора, озона, окиси углерода, окиси и двуокиси азота. Для вентиляции применяется комплекс местной и общеобменной систем. Первая выводит около 85% выбросов непосредственно в зоне рабочего места. Общеобменная приточно-вытяжная значительно снижает концентрацию в остальном помещении и обеспечивает своевременный воздухообмен.

В малярном цехе: загрязнения состоят из паров краски и растворителей, частичек пыли. В таких помещениях стоит учитывать не только объем воздуха, но и направление потока, скорость его движения и кратность полного обновления. При этом кратность при покраске маленьких предметов составляет в норме 5 раз в час; покраска автомобиля потребует 300 раз в час. Для этого стоит воспользоваться приточно-вытяжной системой, в которой сверху выводится 2/3 загрязнений, снизу 1/3.

В кондитерском цехе: в качестве вредных факторов учитывают количество пыли от сыпучих продуктов (муки, сахарной пудры, какао и т.д.), повышенные пар и температура. При этом вентиляционная система должна удалить избыток влаги, очистить воздух от примесей, стабилизировать температуру. На таком производстве применяют местные вытяжные устройства в совокупности с общеобменной приточно-вытяжной конструкцией. Кроме того, здесь необходимо применять бактерицидные фильтры.

В столярном цехе: выделяются повышенная температура от оборудования, испарения от лака и клея, древесная пыль. Комфортные условия работы создаются местной в комплексе с общеобменной приточно-вытяжной вытяжкой. Также при обустройстве системы учитывают необходимость фильтров грубой очистки.