Расчет системы вентиляции производственного помещения

Качество воздушной среды в цехах регламентируется законодательством, нормативы установлены в СНиП и ТБ. На большинстве объектов эффективный воздухообмен невозможно сформировать посредством естественной системы, и необходимо устанавливать оборудование. Важно добиться нормативных показателей. Для этого выполняется расчет приточно-вытяжной вентиляции производственного помещения.

В нормативах предусмотрены различные виды загрязнений:

• избыточное тепло от работы машин и механизмов;
• испарения, в которых содержатся вредные вещества;
• избыточная влажность;
• различные газы;
• человеческие выделения.

Методика расчета вентиляции производственных помещений предлагает анализ по каждому из виду загрязнений. Результаты не суммируются, а в работу принимается наибольшее значение. Так, если на производстве максимальный объем нужен для удаления излишков тепла, именно этот показатель принимается для вычислений технических параметров структуры. Приведем пример расчета вентиляции производственного помещения, площадью 100 м2.

[contents]

Воздухообмен на промышленной площадке, площадью 100 м2

Вентиляционная система на производстве должна выполнять следующие функции:

1. удалять вредные вещества;
2. очищать среду от загрязнений;
3. удалять излишнюю влагу;
4. выводить за пределы здания вредные выбросы;
5. регулировать температурный режим;
6. формировать приток чистого потока;
7. в зависимости от особенностей площадки и погодных условий, нагревать увлажнять или охлаждать поступающий воздух.

Поскольку каждая функция требует дополнительной мощности от вентиляционной структуры, поэтому выбор оборудования следует делать с учетом всех показателей.

Виды воздухообмена, применяемые на производстве

В зависимости от способа воздействия воздухообмен в производственном помещении может быть представлен:

• устройством приточного типа;
• устройством вытяжного типа;
• устройством комбинированного типа.

Первый вариант заключается в естественном поступлении свежих воздушных масс в объемах, которые являются достаточными для целевой работоспособности производственных площадей.

Чаще всего такая система представлена канальными вентиляторами, способными обеспечивать принудительный доступ воздуха и естественный вынос загрязненных воздушных масс за пределы помещения.

Особенностью вентилирования вытяжного типа является удаление отработанного воздуха и замена его чистыми воздушными массами, поступающими в неорганизованном виде, посредством дверей, окон и стеновых проемов. Это основной вариант вентилирования на крупных производствах с вредными веществами, повышенной влажностью, а также высокотемпературными режимами. Самым простым устройством является установка, представленная электродвигателем и вентилятором, а также при необходимости дополненная фильтрующей системой или разветвленным воздуховодом.

Комбинированный вариант вентилирования удачно сочетает в себе поступление свежего воздуха с выведением отработанных воздушных масс посредством вытеснения или перемешивания. Второй способ заключается в установке на верхней части помещения высокоскоростных диффузоров на принудительное поступление уличного свежего воздуха и диффузионных клапанов на вывод отработанных воздушных масс. Процесс вытеснения основан на монтаже в нижней части помещения нескольких распределителей с низкой скоростью, способных обеспечивать принудительный приток чистого воздуха.

Производственное помещение, оборудованное вентиляцией

Основные элементы аэрации естественного, организованного и управляемого типа чаще всего представлены:

• Створными переплетами на вращательной оси верхнего, среднего и нижнего типа. Нижнее осевое вращение створок применяется при необходимости направить воздушный поток вверх.
• Фонарями в виде специальных конструкций кровельной части строения. Такие устройства в значительной степени повышают показатели высоты вытяжного проёма, а также направлены на усиление тепловых и ветровых потоков.
• Шахтными и трубными вытяжками, повышающими высоту вытяжного проёма, если конструкцией не предусмотрено наличие фонарей.
• Дефлекторами, повышающими показатели теплового и ветрового напора, и устанавливаемыми на вытяжных кровельных трубах или шахтах.

По характеру функционирования, вентиляция может быть представлена:

• общим обменным оборудованием, обеспечивающим полноценный воздухообмен в помещении;
• местными устройствами, осуществляющими замену воздушных масс в конкретной части помещения.

Посредством вентилирования механического типа может осуществляться общая обменная вентиляция приточного, вытяжного и комбинированного типа.

При необходимости, используются дополнительные функции вентиляционной системы, которые могут быть представлены кондиционированием, фильтрацией, подогревом или охлаждением, увлажнением или осушением, а также ионизацией воздуха.

Местная вытяжка

Если в технологических процессах производства на одном из участков происходят выбросы вредных веществ, то рядом с источником, согласно нормативам нужно установить местную вытяжку. Так удаление будет более эффективным.

Чаще всего таким источником являются технологические резервуары. Для таких объектов используются специальные установки – отсосы в виде зонтиков. Его размеры и мощность рассчитываются с использованием следующих параметров:

• размеры источника в зависимости от формы: длина сторон (a*b) или диаметр (d);
• скорость потоков в зоне источника (vв);
• скорость всасывания установки (vз);
• высота размещения отсоса над резервуаром (z).

Стороны прямоугольного отсоса рассчитываются по формуле: А=а +0,8z, где А – сторона отсоса, а – сторона резервуара, z – расстояние между источником и устройством.

Стороны круглого устройства рассчитываются по формуле: D=d +0,8z, где D – диаметр устройства, d – диаметр источника, z – расстояние между отсосом и резервуаром.

Вытяжка преимущественно имеет форму конуса, угол которого не должен превышать 60 градусов. Если в цехе скорость масс более 0,4 м/сек, то устройство следует укомплектовать фартуком. Количество вытяжного воздуха устанавливается по формуле:
L=3600vз*Sa, где L – расход воздуха в м3/час, vз – скорость потока в вытяжке, Sa – рабочая площадь отсоса.
Мнение эксперта

Важно!

Результат нужно учитывать в проектировании и расчетах обещеобменной системы.

СНИП вентиляция производственных помещений

Имеет следующие разновидности:

1. Процесс выноса из рабочей зоны пыли и газов, которые являются неотъемлемым фактором работы оборудования, называется аспирацией.
2. Для стабильного и полноценного наполнения помещения воздухом, а также полного удаления загрязненных воздушных масс используется приточно-вытяжная система вентиляции.
3. Процесс удаления эмиссии дыма при возгорании или оплавлении оборудования и/или отдельных его частей поможет избежать отравления угарным газом сотрудников и специалистов. Такой процесс называется дымоудаление.
4. Должна обеспечиваться чистота воздушных масс во всех используемых помещениях.

Что касается технологического оборудования и средств принудительной вентиляции, то для каждой рабочей зоны они свои. Но основным критерием обеспечения правил СНИП является недопущение повторной рециркуляции воздушных масс между помещениями, т.е. каждая комната должна быть оборудована системами притока и оттока воздуха, он не должен последовательно перетекать из одной комнаты в другую, потому что воздушная масса может содержать газообразные продукты.

Они могут привести к пожарам или взрывам, а также существенно увеличить температуру или влажность в помещении.

Общеобъемная вентиляция

Когда выполнен расчет местной вытяжки, виды и объемы загрязнений, можно делать математический анализ нужного объема воздухообмена. Наиболее простой вариант, когда на площадке нет технологических загрязнений, и в вычисления принимаются только человеческие выделения.

В этом случае задачей является достижение санитарных норм и чистоты производственных процессов. Необходимый объем для сотрудников вычисляется по формуле: L=N*m, где L – количество воздуха в м3/час, N – число работников, m – объем воздуха на человека в течение часа. Последний параметр нормируется СНиП и составляет 30 м3/час – в проветриваемом цеху, 60 м3/час – в закрытом.

Если вредные источники существуют, то задача вентиляционной системы снизить загрязнения до предельных норм (ПДК). Математический анализ выполняется по формуле: О = Мв \ (Ко — Кп), где О – расход воздуха, Мв – масса вредных веществ, выделяющихся в воздух за 1 час, Ко – концентрация вредных веществ, Кп – число загрязнений в притоке.

Так же вычисляется и приток загрязнений, для этого использую следующую формулу: L = Мв / (yпом – yп), где L – объем притока в м3/час, Мв – весовое значение вредных веществ, выделяющихся в цеху в мг/час, yпом – удельная концентрация загрязняющих веществ в м3/час, yп – концентрация загрязнений из приточного воздуха.

Расчет общеобменной вентиляции производственных помещений не зависит от его площади, здесь важны другие факторы. Математический анализ для конкретного объекта — сложен, в нем нужно учитывать множество данных и переменных, следует пользоваться специальной литературой и таблицами.

Основная задача вентиляции

Современные системы вентиляции могут выполнять множество функций. Среди них выделяют основные задачи:

• Вывод чрезмерного количества влаги из определенной зоны.
• Избавление от производственных вредных элементов, которые выделяются во время работы. Их концентрация в воздухе регламентирована нормативными актами. Для любого вида производственных помещений установлены определенные требования.
• Вывод загрязняющих элементов на определенную высоту для рассеивания.
• Фильтрация поступившего грязного воздуха из промышленного помещения.
• Заполнение помещений чистым воздухом с улицы, причем производится его фильтрация.
• Регулировка температуры: выведение нагретого во время работы воздуха (может появляться от нагреваемых изделий, работающих станков, веществ, которые начинают вступать в химические реакции).
• Повышение влажности воздуха в помещении, а также воздушных масс, которые всасываются с улицы.
• Обогрев или охлаждение поступающего воздуха.

Приточная вентиляция

Расчет приточной вентиляции производственных помещений целесообразно выполнять по укрупненным показателям, которые выражают расход поступающего воздуха на единицу объема комнаты, на 1 человека или 1 источник загрязнений. В нормативах установлены свои нормы для различных производств.

Формула такова: L=Vk где L – объем приточных масс в м3/час, V – объем помещения в м3, k – кратность обмена воздуха. Для помещения, площадью в 100 м3 и высотой в 3 метра для 3-кратной смены воздуха потребуется: 100*3*3+=900 м3/час.

Расчет вытяжной вентиляции производственных помещений осуществляется после определения нужных объемов приточных масс. Их параметры должны быть аналогичны, так для объекта, площадью в 100 м3 при высоте потолков в 3 метра и трехкратном обмене вытяжная система должна откачивать те же 900 м3/час.

Мнение эксперта

Важно!

Оптимальным вариантам для предприятий является приточно-вытяжная вентиляционная структура, поскольку она прекрасно справляется с задачами, обеспечивая свежие потоки и хороший микроклимат для сотрудников.

Виды производственной вентиляции

Классификация промышленного вентилирования проводится по критериям локализации, направленности и способа функционирования. Рассмотрим подробнее.

По принципу функционирования

• Естественная. Основывается на природной циркуляции воздушных потоков с разными температурой, давлением, плотностью. Тяжелый холодный воздушный поток вытесняет более легкий и теплый. В промышленном помещении этот процесс может происходить через естественные зазоры, неплотности оконных дверных проемов, либо организованные приточные и вытяжные проемы, закрытые решетками, дефлекторами. Зависит от атмосферных условий, силы и направления ветра, времени года (зимой проветривание осуществляется лучше за счет сильной тяги). Данный способ подходит далеко не всем производствам, особенно там, где есть вредные выбросы от работающей техники. Может устанавливаться, например, в помещениях сельскохозяйственного направления.

• Искусственная вентиляция. Если производство предполагает побочный эффект в виде токсичных теплогазовыделений, механическая вентиляция производственных помещений строго обязательна. Главная функция – отведение отработанного воздухопотока от рабочей зоны персонала, препятствие проникновению вредных паров в другие помещения, отсеки, а также подача свежего уличного воздуха (очищенного или неочищенного) общим потоком или адресно. Организовывается при помощи механических средств подачи-отведения воздушных масс (приточных, вытяжных вентиляторов, крышных установок). Является более эффективным способом очищения, циркуляции воздухопотока внутри промышленного цеха.

По принципу локализации

• Общеобменная. Рассчитана на равномерное очищение всего цеха от вредных технологических тепловыделений, нормализуя температурно-влажностный показатель, скорость движения воздуха. Быстро справляется с небольшим процентом загрязнения воздушных масс.
• Местная вентиляция. Применяется, когда есть локализация большого количества токсинов, паров, задымленности и т.д. в определенном месте. Устанавливается непосредственно над источником повышенного теплогазовыделения. Могут использоваться вытяжные зонты или гибкий воздуховод, подключенный непосредственно к оборудованию. Применяется совместно с общей вентиляционной системой в качестве дополнительного очищающего воздух оборудования.
• Аварийная. Устанавливается и применяется в дальнейшем при экстренных случаях, например, пожаре, чрезмерном выбросе ядовитых веществ промышленным оборудованием, высоком уровне задымленности и др.

По принципу направленности потока

• Установки приточной вентиляции. Принцип действия основан на вытеснении холодным притоком теплого отработанного воздуха через организованные вытяжные проемы вверху цеха. Могут быть как естественной организации, так и механической.
• Установки вытяжной вентиляции удаляют отработанный воздухопоток вместе с частицами гари, дыма, ядовитыми парами, лишним теплом и т.д. Конструктивно могут быть общими или локальными, чаще всего с принудительным побуждением, так как естественным путем удалить загрязненный воздух довольно проблематично.
• Приточно вытяжная установка применяется наиболее часто, обеспечивает необходимую циркуляцию воздушных масс внутри промышленного цеха. Чаще всего с механическим оснащением (приточные, вытяжные вентиляторы).

Приточно-вытяжная вентиляция

Проектирование приточно-вытяжной системы включает в себя массу аспектов. Все начинается с составления технического задания, в котором определяется ориентация объекта по сторонам света, назначение, планировка, материалы конструкций здания, особенности используемых технологий и режим работы.

Объемы вычислений – большие:

• климатические показатели;
• кратность воздухообмена;
• распределение воздушных масс внутри здания;
• определение воздуховодов, в том числе их форм, месторасположения, мощностей и других параметров.

Затем составляется генеральная схема, и вычисления продолжаются. На этом этапе учитывается номинальное давление в системе и его потерю, уровень шумов на производстве, длина системы воздуховодов, количество изгибов и иные аспекты.

Особенности проектирования промышленной вентиляции

Какой бы ни был вентиляционный канал и какую бы классификацию приточного или вытяжного оборудования вы не использовали, при монтаже системы циркуляции воздуха на промышленном предприятии всегда необходимо учитывать определенные моменты и параметры.

Перед тем как приступить к расчету вентиляции, необходимо определить основные условия помещения, то есть его площадь, тип используемого оборудования, конфигурацию пространства и многое другое.

Стоит учесть климатические особенности местности, в которой находится производственное предприятие. Всегда нужно учитывать целевое назначение помещения: если это цех по производству пластиков, то мощность вытяжного оборудования должна быть достаточно высокой.

Расчет вентиляции должен включать в себя следующие данные:

• сечение входящего и исходящего воздушных каналов;
• площадь вентиляционных отверстий;
• кратность воздухообмена;
• предполагаемая мощность оборудования;
• количество материалов, необходимых для создания системы.

Расчет, проектирование и монтаж вентиляционных систем промышленного помещения – это очень сложный и ответственный процесс, к которому необходимо подходить очень внимательно. Если у вас нет необходимых для этого навыков и инструментов, то лучше поручить данную работу квалифицированным профессионалам, которые справятся с ней гораздо лучше, а сама система прослужит максимально долго и будет эффективно справляться с поставленными задачами.

Аварийная вентиляция требования

При каких условиях системы вентиляции следует размещать? Это делается для устранения образовавшихся паров и газов, имеющих больший удельный вес, чем вес воздуха в производственной части помещения, но меньший удельный вес сверху.

Эвакуация людей из опасной территории должна производиться при рабочей противодымной вентиляции, монтажом которой следует позаботиться еще на ранних этапах строительства.

В редких случаях можно установить запасное устройство, связывающееся с рабочим. При выключении последнего задействуют резервное, и наоборот. Агрегаты, запускающие аварийную вентиляцию, как правило, устанавливаются вблизи входных дверей.

Подобные устройства находятся в постоянной «боевой» готовности, а также имеют пассивный и активный режимы работы.

• Пассивный
  приводит к нехватке выработки, постоянному скоплению газов и паров и выходу за рамки уровня допустимой безопасности. Даже незначительный импульс может привести к взрыву скопившейся смеси газов.
• Активный
  режим даже во время экстренной ситуации позволяет контролировать выработку и содержание вредных веществ. Уровень безопасности остается на нормальном, допустимом уровне.

При её повышении на пульт управления отдела безопасности поступает мгновенный сигнал, который сопровождается звуковой сигнализацией. Автоматически включается экстренное отведения газа, и полностью останавливается весь технологический процесс (если это прописано в требованиях и стандартах).

Применение водорастворимых полимеров

Полимеры могут применяться в САВ для исключения взрыва. Их своевременное распыление снимает риск воспламенения

и защищает персонал. В сочетании с ними аварийная вытяжная вентиляция должна работать обязательно. Из требований нормативных актов следует также, что после использования полимеры следует утилизировать по правилам.

Безопасность труда на производственном участке не ограничивается только мерами защиты в экстренных случаях. Следует помнить о герметичности вентиляционных каналов, расположении оборудования и станков согласно плану, а также плановом проведении техобслуживания.

Расчет количества воздуха

1. Количество приточных клапанов.
2. Производительность приточных клапанов (поскольку она может отличаться, в зависимости от модели).

Ниже мы приведем установленные нормы из разных нормативных документов:

1. АВОК — стандарты технических материалов по отоплению, вентиляции, кондиционированию, тепло- и холодоснабжению, микроклимату зданий.
2. СНиП (сокращенно от «строительные нормы и правила») — принятая еще при СССР система нормативных документов, которые стандартизируют требования к различным постройкам.

Нормы воздухообмена для жилых зданий приводятся в АВОК-1-2002. В этом документе прописаны такие требования:

Теперь приведем выдержку норм из СНиП. Использованы данные из документов:

• СП 55.13330.2011, к СНиП 31-02-2001 «Одноквартирные жилые дома»;
• СП 60.13330.2012 к СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»;
• СП 54.13330.2011 к СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные».

Нормы такие:

Как видим, некоторые нормы частично отличаются друг от друга. Поэтому при проектировании системы лучше выбирать больший показатель, и вообще — планировать производительность с запасом.

По факту эти же требования распространяются не только на естественные системы — они такие же и для принудительной вентиляции.