Вентиляция промышленного цеха

Вентиляция цеха обеспечивает безопасные условия труда рабочего персонала, параметры среды для эффективного производства продукции. Необходимость очищения воздушной среды промышленного помещения от примесей, ядовитых испарений, частиц дыма, гари и т.д. реализуется системой вентилирования, спроектированной и установленной согласно требованиям санитарно-гигиенического контроля.

Проектирование вентиляции промышленного здания осуществляется на этапе подготовки строительной документации. Расчёт вентиляции производственного помещения производится в соответствии с Санитарными нормами и правилами.

Важные особенности вентиляции цеха

• Наличие различных технологических процессов: производства и фасовки жидких моющих средств, порошкообразных моющих средств, пластиковой упаковки и т. д.
• Большое количество локальных источников, выделяющих вредные вещества.
• Разнообразие веществ, на ассимиляцию которых производится расчет требуемых воздухообменов.

При проектировании вентиляции обязательно учитывают:

• площадь и объём производственного помещения, высоту потолков;
• категорию работ и производственных операций;
• количество работающих в помещении людей;
• продолжительность нахождения людей в производственном помещении;
• уровень загруженности промышленного помещения;
• расположение рабочих мест.

А также ряд других специфических факторов:

Вентиляция производственных цехов требует учета многих специфических условий, главное из которых – учет типа производства. Если производство связано, например, с выделением большого количества пыли и тепла, то в этом случае  устанавливаются мощные вентиляторы, задачей которых будет удаление выбросов из цеха и отвод излишнего теплового излучения. На предприятиях подобного типа обычно используются воздуховоды больших диаметров (до 6 метров). Кондиционирование в таких цехах экономически нецелесообразно и поэтому достаточно установки только вытяжной вентиляции.

Если же на предприятии используется высокоточное оборудование, или продукция не должна подвергаться перепадам температур, то в этом случае наилучшим вариантом станет установка вентиляционной системы на основе чиллера, которая способна поддерживать точно заданную температуру.

Некоторые системы вентиляции способны удалять твердые отходы с места производства (стружка, пыль). Данная система использует специальные устройства, которые отделяют отходы от воздуха и собирают в бункер.

В сборочных производствах выгодно использовать традиционную приточно-вытяжную вентиляционную систему.

Вентиляция производственных помещений осуществляется несколькими способами:

• приточным,
• вытяжным
• приточно-вытяжным.

На крупных производствах применяется исключительно последний вариант. В частных мастерских и небольших цехах обычно устанавливается механическая вытяжная вентиляция производственных помещений. Приток свежего воздуха обычно происходит путём аэрации или инфильтрации, как разновидностей естественной вентиляции. В небольшом производственном помещении вытяжной механической вентиляции обычно бывает достаточно.

По охвату помещений различают местную и общеобменную промышленную вентиляцию. Часто используются одновременно оба типа. Общеобменная вентиляция призвана, в первую очередь, бороться с чрезмерным повышением температуры производственного помещения в процессе протекания технологических процессов. Местная вентиляция устанавливается в местах наиболее значительного выброса ядовитых веществ или технологической пыли. Особые требованияпредъявляются к устройству местной вытяжной вентиляции: она должна быть организована таким образом, чтобы вредные производственные выбросы не оказались в зоне вдыхаемого рабочим воздуха.

Расчёт вентиляции промышленных помещений производится с таким расчётом, чтобы не дать распространится вредным веществам по всему цеху. Благодаря действию общеобменной вентиляции, концентрация вредных веществ приводится к допустимой норме.

По времени действия вентиляция складов и производственных помещений может быть постоянной и аварийной. Постоянная вентиляция должна работать так, чтобы при штатном режиме работы производства поддерживатьв помещении нормальный микроклимат. Аварийная вентиляция включается в работу тогда, когда при каких-либо обстоятельствахвыходит из строя или не справляется с вентилированием помещения основная вентиляция.

Главные задачи вентиляционных системам промышленных предприятий

В отличие от жилых помещений внутри зданий промышленных предприятий протекают различные технологические процессы, от них в пространство цехов выделяется множество вредностей.

Главная задача, которую должна выполнять вентиляция производственных помещений, — это удаление загрязненного воздуха, негативно влияющего на здоровье человека и замещение его свежим обработанным воздухом извне.

Под обработкой наружного воздуха подразумевается процесс, при котором система вентиляции очищает, нагревает (или охлаждает) и увлажняет воздушные массы с улицы, прежде чем направить их внутрь здания. В то же время промышленная вытяжная вентиляция обязана помимо удаления вредностей рассеять их на требуемой высоте вне здания либо вообще ограничить их выброс в атмосферу (при необходимости). Во всех случаях в цехах должна предусматривается как вытяжка, так и приток, в противном случае полноценный воздухообмен неосуществим.

Чтобы выполнять проектирование вентиляции промышленного здания в соответствии с нормативными документами, вредности подразделяются на такие группы:

• выделения излишней теплоты;
• вредные либо взрывоопасные газы и аэрозоли;
• чрезмерное поступление водяных паров в воздух помещения;
• повышенная запыленность;
• газо- и тепловыделения от людей, занимающихся трудом различной степени тяжести.

В зависимости от своего назначения происходит следующая классификация промышленных объектов:

• общеобменная естественная вентиляция производственных помещений;
• приточно-вытяжная вентиляция с принудительным (механическим) побуждением.

Виды вентиляции промышленных цехов

В зависимости от способа перемещения воздуха, вентиляция производственных цехов может быть:

• естественная;
• механическая.

В первом случае, воздухообмен происходит за счет температурной разницы и разницы в давлении потоков воздуха. Такой тип вентилирования может быть неорганизованным (основанным на элементарных физических явлениях — например, сквозняк) и организованным (аэрация). Для этого задействуют спецконструкции (например, короба с заслонами), позволяющие регулировать величину и силу воздушного потока.

Механическая вентиляция позволяет производить предварительную обработку приточного воздуха (охлаждение, нагрев, увлажнение) и фильтрацию загрязненного воздуха перед выбросом в атмосферу.

*При создании проекта вентиляции цеха и определении норм воздухообмена при естественной и механической вентиляции, руководствуются СНиП 41-01-2003.

Как инженерно-технологический объект, вентиляцию промышленных цехов можно условно разделить на 2 вида, по способу организации воздухообмена:

• местного типа;
• общеобменного типа.

В первом случае, главная задача местной вентиляции заключается в локализации и последующем удалении вредных и токсичных веществ и выбросов, непосредственно в месте их возникновения. На практике, источник загрязнения укрывается со всех сторон т.н. щитами, формируя своеобразный колпак. Внутри подобного укрытия возникает разрежение при отсосе воздушных масс потому, что давление внутри ниже атмосферного. Такая мера препятствует поступлению вредных примесей в помещение. Местная система вентиляции цеха достаточно эффективно справляется с очищением воздуха, а ее организация довольно бюджетна.

В тех случаях, когда местная вентиляция не может локализовать источники загрязнения в полном объеме, задействуют общеобменный тип вентиляции. Его цель заключается в комплексном очищении воздуха во всех производственных помещениях (либо их значительной части), посредством разбавления концентрации  вредных примесей, пыли и грязи, тепловых излучений и проч. 

Общеобменная вентиляция отлично справляется с поглощением тепла и, в основном, применяется в случаях, когда нет выброса вредных примесей в атмосферу производственных помещений. Если специфика производства предполагает выброс газов, вредных паров, канцерогенов и пыли, применяют вентиляцию смешанного типа: общеобменная+местные отсосы.

В отдельных случаях предприятия, чье производство связано со значительным пылевыделением или выбросом токсичных примесей, полностью отказываются от общеобменной вентиляции. Объясняется это тем, что мощная общеобменная система может попросту разнести эти вредности и пыль по всей территории цеха. 

Ключевая концепция построения вентиляционных систем заключается в том, чтобы удалить максимальный объем вредностей при помощи местных отсосов (а это главный базис, на котором строится промышленная вытяжная вентиляция), а оставшиеся примеси разбавить притоком свежего воздуха, снизив их концентрацию до предельного допустимого уровня.

Классификация вентиляции промышленных цехов по способу действия:

• приточная вентиляция цеха;
• вытяжная вентиляция цеха;
• приточно-вытяжная вентиляция цеха.

Приточная система вентиляции цеха нацелена на обеспечение свободного притока свежего воздуха в объемах, которого будет достаточно для полноценного функционирования производства. В системах приточного типа, в основном, используют канальные вентиляторы, которые производят забор воздуха извне с последующим его пропуском через калориферы, где происходит нагрев и увлажнение (если требуется).

Такие системы способны полностью обеспечить принудительное поступление воздушных масс в цех. При этом, давление воздуха увеличивается в сравнении в показателями давления атмосферного, что способствует естественному (неорганизованному) выдавливанию отработанного воздуха на улицу через щели, выходы или отверстия.
 

Местная приточная вентиляция может быть нескольких видов и включать такое оборудование, как:

• воздушный душ (поток чистого воздуха, направляемый на рабочее место: стационарные и мобильные)
• воздушные и воздушно-тепловые завесы (с подогревом и без)
• оазисы (обслуживают целые участки цеха, где воздух двигается с рассчитанной скоростью и температурой)

Вытяжная система выполняет удаление загрязненного/влажного/горячего/токсичного воздуха, а его замещение на чистый происходит неорганизованно — через оконные и дверные проемы и т. п. Такая вентиляция цеха очень актуальна при технологических процессах, предполагающих большое выделение тепла, влаги, вредных испарений и при значительном штате задействованных на производстве сотрудников.

Все виды вытяжных вентиляционных установок производственных цехов состоят из нескольких компонентов:

• отсоса (открытого типа — состоящие из защитного кожуха, вытяжного зонта, шарнирно-телескопических/бортовых отсосов, воздухоприемников; или закрытого типа — к которым можно отнести вытяжные шкафы (для производств с повышенным выделением токсичных газов и ядовитых паров), камеры, боксы-укрытия (для работы с особо ядовитыми и радиоактивными веществами), кабины)
• вентилятора (центробежного или осевого);
• вытяжного канала;
• фильтра;
• воздуховода

Приточно-вытяжная вентиляция цеха осуществляет удаление грязного воздуха с одновременной подачей свежих воздушных масс. Распределение потоков может происходить 2 способами:

• путем перемешивания;
• путем вытеснения.
   

   
 

Для первого варианта в потолочном или стеновом пространстве производят монтаж высокоскоростных диффузоров, через которые уличный воздух принудительно попадает в помещение. Внутри он естественным образом перемешивается с отработанным и удаляется через диффузный клапан.

Во втором варианте, на уровне пола производят монтаж воздухораспределителей, через которые происходит принудительный приток свежего воздуха. Прохладный воздух распределяется внизу помещения, а теплый поднимается наверх и естественным образом вытесняется через вентиляционные решетки.

Вентиляция гальванического цеха

Опасность представляют щелочные, кислотные, электролитные пары, цианистый водород, присутствуют избыточные тепло-влажностные показатели. Вентиляционная система обязательно должна отвечать нормам пожарной безопасности, изготавливаться из нержавеющих материалов, либо покрываться антикоррозийной защитой.

Нормы вентиляции определяют кратность воздухообмена гальванического цеха равную 3 (помещения для производства цианистых солей, других растворов). Приток подается сверху, 5 % от него должны попадать в находящиеся рядом отделения. Удаляемый общей вентсистемой воздухопоток обязательно фильтруется от вредных примесей.

В качестве локального вентилирования используются бортовые отсосы для резервуаров с кислотой, цианистым раствором. Вытяжки оснащаются взрывобезопасными вентиляторами с дополнительным резервным механизмом. Удаляемый воздух должен очищаться перед выбросом наружу.

Вентиляция сварочного цеха

Вентиляция сварочных цехов направлена на удаление воздухопотока с содержанием окиси азота, углерода, озона, фтористых соединений. Для этого предусматриваются локальные вытяжки.

Нормы вентиляции определяют соотношение притока-вытяжки 2/3 в нижнем ярусе, 1/3 – в верхнем. Расчет вентиляции сварочного производства осуществляется с учетом веса использованных за 1 час электродов:

• ручная сварка – 1500-4500 м³·ч/кг;
• полуавтоматическая на углекислом газе – 1700-2000 м³·ч/кг;
• сварка с порошковой проволокой – 2500-5400 м³·ч/кг.

Расчет вентиляции сварочного производства производится до допустимого показателя.

Вентиляция кузнечного цеха

Особенности кузнечных промышленных цехов – выделение лучистого, конвективного тепла, сернистого газа, окиси углерода и т.д.

Локальные отсосы монтируются над печами, у горнов, применяется местное душирование в зонах повышенного тепловыделения. Круглогодично используется естественное проветривание: горячий воздухопоток поднимается вверх, выходит наружу через оборудованные устройства.

Отопление цеха совмещено с вентсистемой.

Вентиляция литейного цеха

Отличительной чертой литейных цехов является избыточное количество тепла, выделяемого в процессе литья металла, и сопровождаемого парами аммиака, окиси углерода, сернистого газа. Поэтому для технологического оснащения литейных цехов обязательно предусмотрены местные вытяжки большой производительной мощности, устойчивостью к высоким температурам.

Расчет системы вентиляции литейных цехов производится тщательно, с учетом всех параметров. Местная вытяжная вентиляция в цехе дополняет общую с принудительным побуждением. Также организовано естественное проветривание и душирование рабочей зоны непосредственно у горячего оборудования.

Приточная вентиляция цеха общая, поток направлен сверху вниз. Обогрев объединен с вентиляционной системой.

Вентиляция малярного цеха

Монтаж вентиляции цеха приточно-вытяжного типа производится как в локальном порядке, так и общем. Расчет вытяжной вентиляции цеха производится исходя из особенностей лакокрасочного производства. Местные вытяжки с центробежным вентилятором устанавливаются над лакокрасочными ваннами, в отсеках пульверизационной окраски и т.д.

В помещениях высотой от 5 м над локальной устанавливается механическая вытяжка, удаляющая токсичные пары, которые не захватила нижняя вытягивающая система.

Приточный воздухопоток равномерно подается сверху, зимой подогревается. Проектирование вентиляции цеха определяет процент притока до 80 % от вытягиваемого вредного потока, что создает разреженное давление.

Вентиляция металлургического цеха

Расчет вытяжной вентиляции цеха основывается на удалении теплоизбытков от доменных печей. Кроме того, аспирационные устройства предназначены для отведения избыточного количества пыли, образующегося, например, при использовании твердого топлива (уголь). Система аспирации оснащается электрофильтрами, рукавными фильтрующими устройствами, которые отличаются высокой производительной мощностью. Отделения подачи топлива к доменным печам оборудуются системами отопления, кондиционирования, вентилирования.

Примеры расчета расхода воздухопотока основываются на учете факторов:

• применение вентиляторов мощностью несколько сотен кВт;
• чрезмерная запыленность воздушной среды;
• опасность возникновения пожара в некоторых зонах;
• необходимость обеспечения приемлемых условий труда персонала;
• поддержание заданных температурных параметров;
• обеспечение простого, малозатратного техобслуживания.

Вентилирование мясной промышленности

Примеры расчета вентсистемы основываются на специфике функционирования различных отделений:

• сырьевое, машинное, шприцовочное, отделение полуфабрикатов: общая принудительная вытяжка из верхнего яруса, там же находится приток свежего воздуха, подаваемый вниз равномерно по всему помещению;
• вентиляция колбасного цеха (твердокопченые колбасы, свинокопчености), термических, субпродуктовых отделений: общая механическая с дополнительной местной, летом приток в верхнюю зону естественный (зимой – с механическим побуждением);
• пельменный отсек: применяются локальные вытяжки, приточные установки в верхней зоне подают поток равномерно, скорость движения небольшая;
• дымогенераторные зоны: общее вытяжное вентилирование из верхнего яруса, приток подается непосредственно в рабочую область механическим способом зимой и в межсезонье, естественная подача – летом.

Вентилирование рыбного производства

Производственный процесс характеризуется присутствием резкого специфического запаха, который скапливается внизу помещений. Устройство вентсистемы обеспечивает:

• приемлемые условия труда для персонала, удаляя воздухопоток, наполненный специфическим запахом;
• качество рыбных изделий. Приготовление рыбных продуктов сопровождается кулинарной, термической обработкой. При этом частицы жира, гари, сопутствующих запахов попадают в рабочую воздушную среду. Для их удаления используется местная вытяжка;
• необходимый срок хранения. Удаление избытков водяного пара, запаха, а вместе с ними различных микроорганизмов позволяет придерживаться нормативов по срокам хранения продукции.

Вентилирование ремонтного цеха

Особенностью является неравномерное, интенсивное выделение сварочных аэрозолей в определенных зонах. При ремонте крупногабаритного оборудования, машин невозможно организовать локальные вытяжки. Также могут быть ограничения по тепловому снабжению ремонтно-технического блока.

Чертеж вентиляции цеха составляется в соответствии со всеми сопутствующими факторами. Возможна организация локальных климатических зон определенной структуры. На высоте скопления сварочного дыма монтируются воздуховоды, через которые воздухопоток отводится и фильтруется. С другой стороны подается приток (очищенный с добавлением свежей воздушной массы) над рабочей зоной, создавая таким образом воздушную циркуляцию.

Особенности расчёта

Нормативные показатели температуры воздуха, кратности воздухообмена и многие другие параметры указаны в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Так же существует множество методических пособий с примерами расчета конкретных производственных помещений.

Главная особенность в методике расчета вентиляционной системы цеха – это разделение факторов, воздействующих на параметры воздуха.

Например, определение переизбытка тепловой энергии:

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

• Qu (м3) — объем воздуха, отводимый местным отсосом
• V (Ватт) — показатель тепловой отдачи единицы продукции или человека
• с (кДж) – теплоёмкость
• Tz (°С) — значение температуры отработанного воздуха
• Тр (°С) —значение температуры приточки
• Т1 — температура воздуха, удаляемого через общую вентсистему.

Производства взрывоопасных или токсичных веществ:

Q = Qu + (M - Qu(Km - Kp)/(Ku - Kp), где

• М (мг*час) — количество загрязнителя, выделяемого за один час
• Km (мг/м3) — уровень загрязненности воздушных масс, удаляемых местными отсосами
• Кр (мг/м3) — уровень загрязненности отравляющими веществами приточных воздушных масс,
• Ku (мг/м3) — уровень загрязненности воздушных масс, удаляемых посредством общеобменной вентиляции.

Кроме указанных выше расчетов выполняются расчеты по относительной влажности воздуха, тепловым выделениям от персонала и др. Соблюсти все нормы, правильно подобрать расчетные параметры и учесть все производственные мощности может только профессиональный проектировщик.