Промышленные системы вентиляции

Одной из важных составляющих любого современного промышленного проекта является система вентиляции. Это уникальная система, обеспечивающая нормальные условия пребывания человека на производстве, приток чистого свежего воздуха, отвод и фильтрацию отработанного, а если необходимо, доведение микроклимата внутри здания до необходимых требований технических норм.

В отличие от многих производственных систем, вентиляция не может быть уменьшена в размерах, как любое другое оборудование. Расположение ее элементов и составных частей продиктовано необходимостью обеспечить полный охват всего внутреннего объема сооружения. Поэтому промышленная система не может быть заменена бытовыми устройствами. Именно поэтому расчетам и комплектации промышленной вентиляции уделяется такое большое внимание. О том, что такое промышленная вентиляция и кондиционирование производственных помещений, будет рассказано далее в данном материале.

Виды промышленной вентиляции воздуха

Виды промышленной вентиляции можно увидеть на изображении, которое приведено в тексте ниже:

Понять функциональные особенности, состав и используемые технологии для различных видов промышленной вентиляции помогут приведенная ниже информация.

Механические системы промвентиляции по способу подачи воздуха и используемым технологиям подразделяют на три вида: вытяжную, приточную и приточно-вытяжную. Описание всех видов механической вентиляции промышленных предприятий можно узнать из приведенного далее описания.

Для промышленных объектов, как и для жилых зданий, качество воздуха является одним из критически важных показателей безопасной жизнедеятельности человека. Наличие одного или нескольких факторов загрязнения воздуха, негативно сказывается на самочувствии людей, производительности и безопасности труда. Именно поэтому одним из важных моментов при проектировании систем приточно-вытяжной промышленной вентиляции принято считать определение опасных факторов, угрожающих безопасности работников данного предприятия.

В зависимости от особенностей производства, к таким негативным критериям относятся:

• Паровыделение.
• Газовыделение.
• Запыленность.
• Задымленность.
• Наличие аэрозольной атмосферы внутри замкнутого пространства.
• Повышенная температура.

Кроме этого необходимо отдельно остановиться и на таком аспекте, как недостаточное или неустойчивое содержание кислорода в воздухе. Такая ситуация характерна для шахтных выработок, когда под землей ощущается недостаток кислорода и есть опасность выделения подземных газов, в том числе взрывоопасных, например, метана.

Есть как промышленные системы для вентиляции помещений заводов и фабрик, так и вентсистемы для сооружений сферы обслуживания. Например, системы для обеспечения подачи воздуха внутрь торговых центров, закрытых спортивных арен, концертных залов, мест отдыха и развлечений. Отчасти сюда следует отнести так же и специальные системы, которые проектируются для научных лабораторий, исследовательских центров и медицинских клиник.

Большим и перспективным направлением в наше время становятся системы вентиляции для обеспечения нормальной работы теплиц. По мнению многих экспертов в области сельского хозяйства, без эффективного воздухообмена невозможно выдержать технологию выращивания овощей в закрытом пространстве.

Таким образом, понятие производственная приточно-вытяжная вентиляция охватывает не только сугубо промышленные объекты, но так же и другие сооружения, при эксплуатации которых необходимо обеспечить гарантированный приток внутрь помещения свежего воздуха и удаление за его пределы отработанного.

Особенности расчета и проектирования вентиляционных систем на промышленных объектах

Проектирование промышленных систем циркуляции воздуха основывается на нескольких принципах. Первым здесь выступает принцип эффективности — каждый из элементов системы должен полностью выполнять возложенные на него задачи. Второй, но не менее важный принцип — это надежность системы, а именно способность всей совокупности элементов обеспечить хорошую работу на всех режимах, в том числе и аварийном. При разработке конструкции, особенно на производстве, связанном с вредными и опасными веществами, учитывается не только определенные строительными нормами правила размещения приточных и вытяжных окон, но и обязательное дублирование отдельных частей и элементов конструкции.

Когда проектируется вентиляция для производственных зданий, в обязательном порядке нужно учитывать следующее:

• Назначение постройки.
• Этажность здания.
• Общий объем внутренних помещений и помещений специального назначения.
• Господствующее направление ветров.
• Класс производства.
• Наличие вредных примесей воздуха внутри помещения, а так же их предельную концентрацию по каждому виду отдельно.
• Класс пожарной опасности постройки, нахождение в здании нескольких помещений с разного производственного назначения.
• Особенности расположения пожарных гидрантов, систем автоматического пожаротушения, защитных стенок и специальных изолированных помещений.
• Численность персонала, занятого на производстве.
• Требования по безопасности к условиям труда.
• Технологию производства.

Кроме этого при расчете берутся во внимание и дополнительные функции, которыми могут быть оснащена вентиляционные системы на промышленных объектах. К этим дополнительным требованиям относят:

• Требования к предварительной подготовке воздуха перед его подачей внутрь здания.
• Возможность использования нагретого воздуха для отопления помещений.
• Кондиционирование.
• Очистка от пыли, мелких частиц и возможное обеззараживание атмосферного воздуха.
• Поддержание в производственных помещениях заданной влажности.

Строительные нормы и правила для металлургических, горно-обогатительных, машиностроительных и химических производств предусматривают наличие дополнительных довольно жестких требований. Из-за этого системы промышленной вентиляции на таких объектах разрабатываются в виде отдельных блочных элементов, имеющих не только определенную степень автономности, но и зачастую специальное подразделение для их обслуживания и ремонта.

Нормативные требования к промышленной вентиляции

Приточно-вытяжная вентиляция для любых производственных помещений при ее проектировании должна учитывать нормативные требования не только ко всем помещениям, но и ко всем имеющимся рабочим местам. При расчете основным показателем будет разность приточного и удаляемого из помещения воздуха с одной стороны, и уровень предельно допустимой концентрации вредных веществ в атмосфере с другой.

Баланс приточного и отводимого воздуха рассчитывается с учетом конструкции здания — наличие герметичных дверей, открывающихся окон и технологических проемов. Учитываются и климатические условия: для вентиляции в холодное время берется в расчет весь объем помещения, а в теплое время года при расчете учитывается только приток свежего воздуха через оконные проемы и двери.

Приточно-вытяжная вентиляция для различных производственных помещений планируется таким образом, чтобы распределение потоков воздуха по всему помещению было равномерным. При этом в расчете обязательно учитывается направление движения воздухопотоков. Установка приточных устройств должна учитывать отдельные очаги возможного запыления в рабочих цехах. Направление потока должно быть из зоны с чистым или относительно чистым воздухом. При этом не допускается прохождение воздухопотоков через загрязненные участки, так как в этом случае они будут просто разносить пыль и вредные вещества по всему помещению.

При расчете нормативного потребления воздуха на предприятии учитывается характер ее работы и необходимая интенсивность воздухообмена. За основу берутся характеристики рабочего места, то есть того места, где работник проводит не менее 50% своего рабочего времени. Так принято брать за основу следующее потребление:

• При минимальной физической активности и малоподвижной работе объем воздухообмена составляет 20–25м³/час.
• Работа со средней подвижностью подразумевает потребление до 45 м³/час воздуха.
• Работа с повышенной физической нагрузкой требует обеспечивать не менее 60 м³/час на одного работающего сотрудника.

Кроме этого в расчет делают поправки на время суток, загазованность и запыленность помещений. Особенно это актуально при наличии пыли, дыма и примесей газов в воздухе. Действующие вытяжные системы должны обеспечивать подачу свежего, отвод отработанного воздуха из помещений общепроизводственного характера и обеспечить следующую кратность воздухообмена:

• Предприятия общественного питания (обеденный зал) — 8–10 раз.
• Кухонное помещение — 10–15 раз.
• Гаражи и автомастерские — 6–8 раз.
• Серверные комнаты, помещения управления и залы производственной автоматики — 5–10 раз.
• Склады (кроме помещений для хранения ГСМ) — не менее 2 раз.
• Цех покраски, в том числе с использованием порошковых материалов — 25–40 раз.
• Механические мастерские (кроме сварочного цеха или кузницы) — 3–5 раз.

В цехах и помещениях с повышенной загазованностью вытяжная система вентиляции должна обеспечивать еще и удаление вредных примесей, пыли и газов, как в приточном, так и в отработанном воздухе. Так для CO2 этот норматив составляет от 1.0 до 2.0 литров на 1 м³. Приточно-вытяжная вентиляция производственная или промышленная должна обеспечивать предельно допустимую концентрацию пыли в воздухе на уровне 30% при нагнетании его в административные, производственные помещения. В отдельных случаях регламентируются даже качественные показатели мелких частиц — их размер должен быть не более 10 мкм.

Вентиляционные системы на предприятиях с вредным производством

Системы промышленной вентиляции для предприятий, в производственном цикле которых используются вредные химические вещества, представляет собой один из наиболее важных участков системы экологической и техногенной безопасности такого производства. Кроме обычной роли подачи свежего воздуха в цеха, вентиляция обеспечивает еще и очистку отработанного воздуха от загрязняющих, опасных веществ. С этой целью стандартная система вентиляции для производства дополняется специфическими блоками и устройствами, которые позволяют улавливать, фильтровать, осуществлять временное хранение и удаление нежелательных продуктов.

При построении такой конструкции еще на стадии проектирования закладываются дополнительные воздуховоды, пылеулавливатели, фильтра и абсорберы, которые способны в самые сжатые сроки обеспечить отвод опасной воздушной смеси из помещения. Рассчитываются и условия, при которых вентиляция за счет подачи дополнительного объема чистого воздуха обеспечит снижение предельно допустимых концентраций токсических веществ как минимум в 3 раза.

Влияет на конструкцию расположение воздуховодов и то, какие вещества и химсоединения используются в технологическом цикле. Для тяжелых аэрозолей и газов, которые при попадании в атмосферу опускаются в район пола помещений, предусматривается обустройство всасывающих отверстий в нижней части стен. Если производство связано с летучими соединениями, имеющих небольшую плотность и высокую подвижность, то улавливающие отверстия располагаются под потолком в верхней части помещений.

Подающие устройства располагаются так, чтобы обеспечить наиболее рациональный приток воздуха. Кроме насыщения пространства внутри помещения пригодным для дыхания воздухом, отверстия приточных воздуховодов располагаются так, чтобы создать дополнительный блокирующий слой, который позволит эвакуировать из загазованного цеха людей.

Подача воздуха в рабочую зону выполняется через воздухораспределители. Они могут располагаться как вертикально, так и горизонтально. В случае горизонтального расположения, воздухораспределители располагаются на высоте 2 и более метров над полом. Вертикальные потоки формируются при помощи форсунок с высоты более 4 метров.

Вентиляция на опасном производстве в таком случае дополняется датчиками контроля состояния атмосферы. При превышении предельной концентрации токсических веществ и срабатывании датчиков, включаются резервные мощности вентсистемы и сигнализация.

В конструкции этого вида промышленной вентиляции, в отличие от других систем, используются только герметичные воздуховоды. Даже при прокладке трасс внутри стен и простенков все имеющиеся стыки герметизируют, а при приемке все оборудование и система оповещения в обязательном порядке проходят несколько видов испытаний, в том числе и на герметичность.

Приточная часть вентиляции производственных помещений дополняется резервными нагнетающими вентиляторами, фильтрами и осушителями. Для отвода отработанных газов устанавливаются фильтровальные установки и абсорберы. Первые делают очистку воздуха от токсических примесей, а вторые — связывают их и обеспечивают непродолжительное хранение до плановой очистки. Кроме фильтровальной установки на особо важных объектах монтируются катализаторы, которые увеличивают скорость нейтрализации вредных выбросов вентсистемой.

Пожарные требования к эксплуатации системы промышленной вентиляции

Промышленная приточно-вытяжная вентиляция и кондиционирование предусматривает так же возможность работы системы во время техногенных аварий и катастроф. Наиболее вероятный и прогнозируемый сценарий аварии промышленных объектов с учетом их насыщенности энергоемким оборудованием — это пожары. Основным вопросом в таком случае будет возможность использования вентиляционной установки для обеспечения условий, которые позволят безопасно эвакуировать персонал с объекта.

В зависимости от характера производства, для обеспечения нормальной эвакуации людей из зоны пожара, вентиляция промышленных помещений должна отвечать за: удаление дыма, приток свежего воздуха, создания зоны воздушного заслона от огня на непродолжительное время (10–30 минут). Особенно это важно для многоэтажных построек и предприятий химической промышленности. В состав такой системы вводятся дымоуловители, воздушные затворы, клапана и резервные линии. Основное назначение этих устройств — создание условий, которые позволят людям довольно оперативно покинуть очаг задымления и пожара.

Дымовая зона по нормативам создается в закрытых цехах и помещениях общей площадью не более 1600 квадратных метров. Это делается для того, чтобы с момента обнаружения очага возгорания и до начала распространения задымления, персонал смог выйти из данного помещения. Такой эффект достигается оперативным удалением продуктов горения, включением дополнительных вентиляционных каналов и переключением работы подающих устройств на реверсивный режим.

Дополнительно в конструкцию вентсиситемы устанавливается дымовой клапан — оборудование, которое открывается только при достижении определенной температуры отводимого воздуха. Такой клапан обычно монтируют перед фильтровальным модулем, за счет чего при его открытии система резко увеличивает свою пропускную способность.

Для успешной эвакуации людей предусматривается монтаж отдельного вентканала в таком защищаемом помещении. В данной комнате с герметичными дверями и дополнительными защитными огнеупорными панелями, персонал может находиться некоторое время в относительной безопасности или безопасно покинуть его в случае необходимости. Чтобы защитить людей, в этом помещении или смежном с ним, создается зона избыточного давления, которая препятствует поступлению внутрь него опасных газов и дыма.

Кондиционирование воздуха

Для многих промышленных предприятий и зданий культурно-бытового назначения, производственная приточно-вытяжная вентиляция, кроме всего прочего, отвечает за подготовку и подачу необходимого объема воздуха нужной температуры. Кондиционирование помещений чаще всего выступает необходимым условием при производстве пищевых продуктов и фармацевтической продукции. Кроме того она требуется для поддержания нужного температурного режима внутри крытых ледовых арен и торговых центров.

В зависимости от назначения, в установках для охлаждения воздуха задействуют как традиционные фреоновые, так и водяные охладители. В первых используется фреон, а во вторых водяной пар, которые отвечают за охлаждение воздуха по всей системе до нужной температуры. Обеспечение температурного режима в каждом отдельном помещении до нужных показателей осуществляется при помощи смешивания холодного и теплого воздухопотоков в рекуператорах, как раз и отвечающих за подогрев воздуха.

Для исключения попадания в воздуховоды пыли и нерастворимых частиц, внешний воздух проходит предварительную многоступенчатую подготовку:

• Очистку при прохождении через различные фильтровальные элементы — механические фильтры грубой очистки, масляные фильтры и фильтры тонкой очистки.
• Обеззараживание ультрафиолетом.

Только после этого он поступает в блок охлаждения и далее уже в саму систему. В холодное время года дополнительно проводится осушение воздуха, чтобы уменьшить количество влаги в нем.

Приточная вентиляция на производстве с функцией кондиционирования воздуха, может обеспечивать и отопление постройки в период межсезонья. При небольших морозах на улице (не ниже –50 °С), установка переводится в режим обогрева. Отличительная особенность такой системы — прокладка дополнительных воздуховодов. Эти элементы обязательно должны иметь хорошую теплоизоляцию и герметичность. При недостаточной теплоизоляции внутри труб будет скапливаться конденсат, образовываться плесень и грибок. В местах стыков, изгибов и перепадов, конденсат приведет к коррозии металлических поверхностей. Втягивающие и подающие отверстия делаются на разной высоте — приток охлажденного воздуха осуществляется через отверстия, которые расположены ниже вытяжных отверстий. В таком случае температурный режим будет поддерживаться стабильно, а помещение охлаждаться равномерно.

Элементы системы вентиляции промышленных предприятий

Приточно-вытяжная система вентиляции промышленных объектов комплектуется, исходя из технических условий, разработанных для конкретного объекта. В документации указываются требования и условия монтажа всех элементов системы для каждого конкретного помещения и объекта.

В состав общего проекта могут входить такие здания:

• Административные и административно-хозяйственные строения.
• Производственные цеха.
• Складские помещения.
• Ремонтные мастерские.
• Помещения с повышенной влажностью, задымленностью и критическим содержанием токсичных, вредных веществ.
• Подземные сооружения и объекты.
• Вспомогательные здания.
• Объекты социально-бытового назначения.

Чтобы подобрать необходимое вентиляционное оборудование, обязательно прописывается спецификация для каждого промышленного объекта. При разработке технической документации на стадии проектирования, она обязательно согласуется с основным разработчиком стройпроекта, чтобы увязать размещение всех точек и элементов вентсистемы.

В состав оборудования включаются такие основные элементы:

• Вытяжные вентиляторы.
• Воздуховоды.
• Распределительные узлы.
• Клапаны и задвижки.
• Датчики и анализаторы.
• Кондиционеры.
• Рекуператоры.
• Нагреватели.
• Фильтровальные установки.
• Автоматизированную систему управления и контроля.
• Узлы крепления и фиксации.
• Канализационные выводы.
• Пылеулавливатели.
• Концентраторы отработанных веществ.
• Осушители;.
• Элементы обеззараживания и дезинфекции.

Это далеко не полный список всех элементов, из которых состоит система вентиляции на любом производстве. Технические параметры каждого их элементов рассчитываются, исходя из назначения данной конкретной системы. На наиболее важных объектах зачастую дублируются определенные узлы, например, вытяжные и приточные вентиляторы, фильтровальные установки, датчики системы управления.

Вытяжные и приточные вентиляторы предназначены для подачи или отвода воздуха из внутреннего объема здания. Расположение этих групп обычно диктуется спецификой самого производства. Вытяжные вентиляторы могут устанавливаться как вне здания, так и внутри него.

На значительных по размеру объектах проектируется система, состоящая из нескольких автономных вытяжных и приточных элементов. Они соединяются в единое целое и имеют один узел управления. Такой вариант позволяет обеспечить наиболее рациональный режим работы вентсистемы. Для многих объектов с повышенной опасностью, вентиляционные системы оснащаются специальными вытяжными вентиляторами, которые можно без проблем использовать во взрывоопасных средах.

Воздуховоды в большинстве случаев имеют комбинированную конструкцию и могут изготавливаться из металла или пластика. Это относится как к основной магистрали, которая прокладывается в стенах здания, так и внутрицеховой части, местам подсоединения другого оборудования. Для специфических условий эксплуатации воздуховоды оснащаются наружной теплоизоляцией, а закрепляются они к внутренним или наружным стенам здания. Герметизация стыков обеспечивается за счет плотного прилегания элементов друг к другу. Гашение вибрации обеспечивают специальные муфты или рукава из прочной стеклоткани. Для вентиляционных систем зданий со специальным статусом, например, лабораторий или фармацевтических предприятий, воздуховоды могут изготавливаться из нержавеющей стали. В остальных случаях в дело идут листы оцинкованного металла. Размеры и форма воздуховодов определяются техническими условиями самого объекта.

Распределительные узлы для вентсистем производственных помещений используются, чтобы оптимизировать структуру воздуховодов и облегчить управление самой системой. Такие узлы могут оснащаться клапанами и управляться при помощи электрических приводов. За счет таких распределительных узлов можно осуществлять простое управление воздушными потоками, например, концентрировать или разделять воздухопоток.

Клапаны и задвижки используются для обеспечения управления потоками воздуха в системе вентиляции. Для вытяжной системы обычно используют простые задвижки и клапана обратного хода. Это позволяет исключить обратное движение воздушных потоков. На взрывоопасных производствах применяются специальные клапана, позволяющие перекрывать магистраль, чтобы предотвратить распространение пламени по всему предприятию и исключить возможность взрыва. Обычно такие устройства выполняются в усиленном корпусе, который способен выдержать высокое давление и большие механические нагрузки.

Датчики и анализаторы очень важные элементы системы промышленной вентиляции. При помощи этих устройств контролируется, как качество подаваемого или удаляемого воздуха, так и работоспособность всей системы.

Датчики разделяются на устройства контроля и управления. Первые позволяют определить качество воздуха, его температуру, наличие вредных примесей, влажность, запыленность и задымленность. Вторые позволяют определить скорость передвижения воздушных потоков и оценить герметичность системы.

Кондиционеры обеспечивают поддержание заданной температуры воздуха во всем здании. В более современных системах есть возможность регулирования температуры для отдельных помещений. А вот в старых устройствах такой функции нет, поэтому в них холодный воздух просто прогоняется вдоль всей системы вентканалов, и во всех помещениях из-за этого будет одна и та же температура.

Промышленный рекуператор обеспечивает предварительный подогрев приточного воздуха перед подачей его в систему. В последнее время такие устройства стали особенно популярны, поскольку они позволяют уменьшить общие затраты на обогрев зданий. Влажный подогретый воздух, удаляемый из здания, может использоваться для подогрева поступающего воздуха, что так же позволяет поддерживать нужный микроклимат и уменьшить затраты на обогрев.

Фильтровальные установки позволяют выполнить предварительную очистку воздуха до нужных показателей. Это недешевое удовольствие, так как требования государственных стандартов к качеству воздуха очень высокие.

Для больших предприятий используются промышленные фильтровальные станции, о размерах которых можно судить, например, по объему бункера для хранения отфильтрованного материала. Согласно СНиП — 1 бункер рассчитан на хранение не более 200 кг таких отфильтрованных веществ.

Заключение

Таким образом, приточно-вытяжная вентиляция для производственных помещений является важным элементом всего производственного процесса. Для правильного расчета всех ее элементов, необходимо не только знать основные нормы и правила построения системы, но и понимать особенности технологического процесса на этом предприятии, условия труда и правила безопасности. При этом всегда можно контролировать влажность и температуру подаваемого воздуха. Для этого имеется большое количество датчиков, которые позволяют автоматизировать работу системы вентиляции.

Видео по теме