Вентиляция производственных помещений: виды вентиляторов и воздухообмена

Особенности и назначение промышленных вентиляторов

Согласно строительно-эксплуатационным нормативам, каждое производственное предприятие или здание общественного назначения должно оборудоваться вентиляционными системами. Область применения промышленных вентиляторов довольно широка.

Под каждую конкретную задачу создается специальный тип вентиляционных устройств. Среди главных назначений – создание воздухообмена в производственных цехах и прочих помещениях промышленных и сельскохозяйственных объектов: пищевом производстве, металлургии и химической промышленности.

Промышленные вентиляторы не только охлаждают воздух в помещениях, но и решают дополнительные задачи при применении в различных отраслях хозяйства:

Устраняют древесную пыль, опилки и стружки, образующиеся при работе деревообрабатывающих станков.
На предприятиях металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности удаляют металлическую пыль, сварочные шлаки и прочие механические загрязнители воздуха.
Нагнетают воздух в металлургические печи и отопительные котлы для поддержания и активизации процесса горения.
Вентилируют воздух на мукомольных производствах, в цехах цементных заводов и т.д.
Снижают температуру воздуха путем осуществления принудительной циркуляции в горячих цехах – сталеплавильных, коксохимических, литейных.
Обдувают промышленное оборудование и электромоторы в целях недопущения их перегрева и выхода из строя.

Вентиляция – необходимое условие для запуска предприятия в эксплуатацию. Например, без системы принудительной вытяжной вентиляции не могут действовать мукомольные или деревообрабатывающие цеха. Избыточное скопления в воздухе древесной или мучной пыли может вызвать воспламенение и взрыв со всеми вытекающими последствиями.

Местная вентиляция

Локальная или местная система вентиляции направлена на поддержание комфортного состояния воздушной среды в ограниченном пространстве. В таких системах используют как приточный, так и вытяжной вариант вентилирования.

Виды локальной вентиляции имеют свою специфику применения в каждом конкретном случае. Именно поэтому есть несколько вариантов локальной организации вентилирования:

воздушный душ система вентиляции, которая основана на подаче направленного потока воздуха в определенное место;
воздушная завеса работает как система обмена охлажденным воздухом, в чётко обозначенном и огражденном от другой части помещения, участке;
оазис чётко обозначенные участки большего по размерам внутреннего воздушного пространства, где создаётся точно регулируемая температура и обмен воздухом.

Вытяжная вентиляция локального значения используется для удаления из воздуха примесей и в то же время без использования систем, перемещающих загрязнённую воздушную массу по всему объёму внутреннего пространства здания, сооружения. Чтобы локализировать вентилируемое воздушное пространство, используют специальные ограничивающие конструкции промышленные зонтики, шкафы, непроницаемые кожухи и другое.

Особенности и требования к вентиляции

Полный список требований указан в санитарно-эпидемиологических нормах, перечислим некоторые из них:

На производстве площадью более 50 м2 допускается обеспечивать необходимую температуру на постоянных рабочих местах сотрудников. На непостоянных местах температура может более низкой, но не ниже 10 градусов;
Система должна быть пожаробезопасной;
Устранение отработанного воздуха не должно попадать в рабочую зону;
Использование воздуховодов только из антикоррозийных материалов;
В рабочих зонах концентрация вредных веществ не должна превышать 30%;
Уровень шума внутри производственного цеха не должен превышать 110 дБа;
В цехах с полностью автоматизированным рабочим процессом и имеющимся функциональным оборудованием, при отсутствии требований к температурному режиму, необходимо поддерживать следующие данные:

не ниже 10 градусов в холодное время года при отсутствии избытков теплоты;
в теплый период при отсутствии избытков теплоты следует поддерживать температуру равной температуре наружного воздуха, при наличии избытков теплоты — на 4 градуса выше наружной.

На производстве, где установлено полностью автоматизированное оборудование и отсутствуют специальные требования, оптимальную влажность и воздухообмен допустимо не нормировать; Если допустимые показатели климата невозможно обеспечить в рабочих зонах по причине экономических или производственных условий, то постоянные рабочие места оснащают кондиционерами либо предусматривают душирование наружным воздухом.

Все данные рассчитываются на этапе подготовки проектно-сметной документации. При проектировании вентиляционной системы необходимо выполнить ряд задач:

Разработка и утверждение технического задания, включающее требования по организации воздухообмена;
Расчет общеобменной, местной вентиляции с целью определения сечения и мест расположения воздуховодов;
Подбор оборудования на основании рассчитанных характеристик;
Подготовка рабочего чертежа, аксонометрии и схемы.

Рассчитанные в итоге показатели температуры, влажности воздуха должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека, его оптимальное состояние.

Список оборудования:

Приточная установка — может быть как моноблочной, так и наборной. Состоит из корпуса, фильтров очистки, вентилятора, воздушного клапана, нагревателя и шумоглушителя. По функциональным возможностям приточные вентиляционные установки разделяют:

с нагревом/охлаждением;
с рециркуляцией;
с автоматикой и управлением.

Вытяжные вентиляторы — устройства, предназначенные для отведения воздуха. Место расположения: в вентиляционном канале, потолке или стене. Вентиляторы классифицируют:

осевые;
канальные;
напольные;
потолочные.

Воздуховоды — выполнены из пластика или стали (оцинкованной, нержавеющей, черного металла). Могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Диаметр воздуховодов от 100 — 2000 мм.

Требования к промышленным вентиляционным системам

Независимо от того, каким образом осуществляется воздухообмен, в цехах, офисах организаций должны соблюдаться санитарные стандарты, определенные СНиП. Из ключевых положений стоит сказать о наиболее существенных:

Система вентилирования должна присутствовать на производстве любого рода: при этом не имеет значения, в какой степени загрязнена окружающая среда и сколько сотрудников работает.
Обустройство вентиляционной системы не должно повлечь за собой еще одно загрязнение. В новом оборудовании подобный «вариант» исключен: данное требование относится к устаревшим установкам.
Работающая система вентиляции не должна стать источником шума, превышающего санитарные нормы.
На загрязненных производствах объем удаляемого воздуха должен превышать количество приточного. В помещениях, где загрязненные вещества отсутствуют (например, в кабинетах), необходимо создать обратную ситуацию. Т. е. выход меньше, приток больше. Тогда удаляемые потоки из цехов не попадут в находящиеся рядом помещения, где воздух чистый изначально. В иных случаях нужно соблюдать баланс выхода и притока.
Вентиляционные установки, их монтаж регламентируются специальными пунктами СНиПа

Система может быть любой, важно лишь, чтобы предписанные санитарные нормы с ее помощью выполнялись.

Требования к вентиляционным системам

Согласно строительным нормам и правилам (СНиП), в которых изложен пункт «Вентилирование специальных и производственных зданий», существуют определённые требования к этому процессу:

Вентиляционная система должна обеспечивать очистку воздуха, и не являться причиной загрязнения. Технологии нового образца полностью исключают такую возможность. Данное правило относится к старым системам, которые необходимо заменить.
Каждое промышленное предприятие следует обеспечивать вентиляционной системой. Показатели загрязнённости и число работников при этом не имеют значение. Это требование безопасности на случай аварии или пожара, чтобы обеспечить очистку в определённом месте помещений.
Если воздушная среда, где находится промышленное здание, имеет повышенный уровень загрязнения, то количество воздуха, вытягиваемого из помещения, должно быть выше, чем приточного в него. При нормальной экологической обстановке вытяжка должна быть меньше, а приток воздуха в помещение — больше. Это требование необходимо выполнить для того, чтобы обезопасить окружающее пространство от попадания в него загрязнённого воздуха. В других случаях показатели вытяжки и притока воздуха должны быть одинаковы.
Работа вентиляционной системы должна производиться с таким уровнем шума, который не превышает производственный шум. Нормы должны соблюдаться.
Существуют специальные методики расчётов массы воздуха и скорости подачи его в помещения. Должны учитываться такие факторы, как загрязнённость, выделяемое в процессе производства тепло и влажность. Если какие-то факторы в наличии, то количество приточного воздуха рассчитывается по большей величине. Объём подаваемого воздуха в расчёте на одного человека должен соответствовать существующим нормам.
Разновидность вентиляционной системы на всех производствах, а также особенности её устройства регулируются строительными нормативами и правилами. Можно устанавливать систему любого типа, когда при проектировании законы и нормы полностью соблюдались.
На человека по нормативам требуется не менее 30 м3 /ч чистого воздуха. Для больших производственных площадей этот показатель повышается.

Виды промышленной вентиляции

Такая естественная вентиляция производственных помещений основана на естественной тяге воздуха, на появление которой влияют следующие факторы:

Разность наружных температур воздуха и температуры внутри помещений (аэрация).
Разность атмосферного давления между нижним уровнем в помещении и вытяжкой, которая монтируется на крыше.
Скорость и давление ветра.

Организация работы естественной вентиляции помещений не потребует значительных вливаний в оборудование. Установка естественной вентиляции – самая простая из существующих систем и не требует подвода электричества. Недостатки – зависимость от значений температуры, давления, направления и скорости ветра. Точный расчет естественной вентиляции производственных помещений производится по формулам:

Эффективная вентиляция и кондиционирование производственных помещений рассчитывается по кратности воздухообмена (L , м³/ч):

L = n ˣ S ˣ H

1. , где:

n – кратное число воздухообмена для конкретного помещения. Обычно для квартир и домов n=1, а для складов, торговых или производственных площадей n=2. S – площадь, м². H – высота, м.

Производительность вентиляции по количеству находящихся в помещении людей (L , м³/ч):

L = N ˣ Lнорм, где:

N – номинальное количество посетителей помещения. Lнорм — расход воздуха на человека, м³/ч. Для одного человека Lнорм = 20-60 м³/ч.

Расчет производственной приточно-вытяжной вентиляции

Изначально потребуется определить, какой объем воздушных потоков необходим для нормальной работы персонала. Если рассчитывать в идеальном случае, когда загрязненные вещества отсутствуют, для определения объема применяется простая формула: L=NxM. Здесь N определяет число работников, а M показывает, сколько воздуха «уходит» на одного из них за час. Согласно номам, для невентилируемых помещений это 60 куб. м/ч, для проветриваемых – 30 куб. м/ч.

Как вычислить объем свежего воздуха, требуемого для замены отработанного? Предусмотрена другая формула: L=Mв/(V-Q). Первое значение – количество загрязненных веществ, регулярно проникающих в помещение (мг/час), V – объем грязных потоков в мг/куб. м, Q – вещества в поступаемом потоке (мг/куб. м).

Где и какую приточно-вытяжную вентиляцию организовать лучше всего?

Оптимальный вариант – установка уже готового модуля, к которому достаточно подключить источник электроэнергии и подсоединить уже разведенные воздуховоды. Тогда появляется возможность регулирования силы подаваемого потока, его физических свойств: влажности, температуры, силы. Использование в таких блоках рекуперации (подробнее об этом далее) позволяет «вытягивать» тепло из отработанного воздуха, что экономит электроэнергию. Компактные установки этого типа подойдут не только для производственных помещений: их можно использовать для создания комфортного микроклимата в больших загородных домах, коттеджах, различных учреждений. Тогда отпадает необходимость в организации отдельной системы кондиционирования и заметно снижается нагрузка на систему отопления.

Виды систем вентиляции

Для человека, который далёк от систем воздуховодов и вентиляции, трудно сразу разобраться с разновидностями системы вентиляции и кондиционирования. Рассмотрим системы вентиляции, подразделяемые по объектам применения:

Промышленная вентиляция.
Вентиляция крупных торговых центров.
Бытовая домашняя вентиляция.

Промышленная вентиляция

Такие системы применяются на крупных производственных объектах, цехах и больших поточных линиях производства, не терпящих промедлений, а также остановок. Главными требованиями к промышленным системам вентиляции является:

высокая степень надёжности работы;
мощность, обеспечивающая заданный уровень объёмов производства и выпускаемой продукции;
ремонтопригодность системы, обеспечивающая возможность частичного вывода из работы узлов и бесперебойности общей системы.

По назначению вентиляция бывает:

аварийная вентиляция;
вытяжная;
охлаждения/подогрева воздуха;
приточная.

На производстве монтаж систем вентиляции и кондиционирования осуществляется согласно раннее разработанному проекту. В свою очередь, проект зависит от назначения производственных площадей и ориентированности на тот или иной технологический процесс.

Промышленная вентиляция выполняет удаление загрязняющих веществ, газов от мест непосредственно их выделяющих, а также обеспечивает приток, охлаждение и обогрев воздуха в местах повышенных или пониженных температур.

Помимо внутрицехового использования, промышленная вентиляция устанавливается в помещениях с высокопроизводительным серверным оборудованием. Из-за высокой степени выделяемого в окружающею среду тепла от микропроцессорного оборудования серверов, существует потребность в мощном и бесперебойном охлаждении. В таком комплексе используется мощная система кондиционирования оттока тепловых масс. Бесперебойность системы охлаждения обеспечивается своевременным производством обслуживания вентиляции и кондиционирования.

Офисная вентиляция

Крупным офисам жарких городов не обойтись без кондиционирования воздуха. Система охлаждения здесь похожа на системы, применяемые в промышленности. Отличием является более разветвленная сеть воздуховодов офисных помещений.

Мощную побуждающую систему притока кислорода, систему отвода тепла от кондиционерной установки располагают на крыше. Вентиляция и кондиционирование офисных помещений требует своевременного обслуживания, заключающегося в замене очистных приборов.

Применимо к офисам существует несколько вариантов систем кондиционирования.

Сплит системы – стандартный кондиционер.
Мульти системы – работа одного уличного блока на несколько внутренних.
Системы притока воздуха с функцией охлаждения кислорода.

Офисные здания в больших городах подразумевают современные остекленные фасады. Сплит и мульти системы могут визуально испортить вид фасадов зданий, существенно затруднят монтаж уличного блока охладителя. В таких зданиях применяются комплексные системы вентиляции отопления и кондиционирования.

В средних (малых) зданиях контор экономически выгоднее использовать отдельные кондиционеры с двумя блоками (конденсатор, испаритель). Их обслуживание заключается в ежегодной сезонной прочистке внутренних очистных фильтров, контроле давления и объёма хладагента в закрытой контурной системе.

Стоит отметить, что вентиляция и кондиционирование воздуха – две отличающиеся по технологии и назначению системы. Установка стандартного кондиционера обеспечит охлаждение в помещении кислорода. Но такая система не производит притока свежего воздуха.

Для этого существует приточная вентиляция. Совсем не обязательна установка принудительной приточной системы. Применительно к средним и малым офисам подойдёт естественное проветривание помещения посредством регулировки потока воздушных масс открытием и закрытием оконных рам.

Бытовые установки

В бытовом применении приборов кондиционирования и вентиляции помещений лидирующие позиции занимают:

обыкновенные кондиционеры с двумя блоками;
сопряжённые с одним испарителем несколько внутрикомнатных установок;
системы принудительной вентиляции: форточные вентиляторы, бризеры с высоким уровнем очистки наружного воздуха.

Механический воздухообмен

Также воздух в таких системах можно подогревать, охлаждать и очищать. Совмещение механической и естественной систем привело к созданию смешанной вентиляции. Поэтому расчет вентиляции производственных помещений в таком случае необходим для создания эффективной и рабочей очистки воздуха.

Нагнетание воздушных потоков и вытяжка на местах

Приток свежей струи обеспечивается приточной вентиляцией. Если нужно, струя приточного воздуха может предварительно очищаться. Обратная вытяжная вентиляция производственных помещений предназначена для удаления отработанного воздуха. В комплекте вытяжки есть вытяжные вентиляторы и вентиляционные решетки, а также воздуховоды для обустройства вентиляционных каналов.

Вытяжная и приточная системы вентиляции всегда должны работать только вместе, но бывают случаи, когда рекомендовано применение только какой-то одной системы. Производственная приточно вытяжная вентиляция производственных помещений может быть местной или общеобменной. Точный расход воздуха рассчитывается по формуле Lотс = 3600Fwо, где:

F − общая площадь проемов, м2.
wо − средняя скорость втягивания воздуха, м/с. Скорость wо зависит от токсичности вредных выделений, типа производственной операции, а более точный расчет вытяжной вентиляции производственных помещений проводится путем экспериментов.

Что такое воздушный душ

Местная система приточной вентиляции – это воздушный оазис и воздушный душ. Система воздушного душа нагнетает чистый воздух к рабочему месту и понижает температуру в приточной зоне. Воздушный оазис – зона для подачи холодного воздуха, отчужденная перегородками. К системам местной приточной вентиляции относится воздушная завеса, образующая воздушный заслон или изменяющая направление движения воздуха. В производстве выделение вредных примесей нейтрализуется применением смешанной системы вентиляции.

Местная вытяжная вентиляция устанавливается для предотвращения распространения вредных выделений по производственным помещениям. Но она не решает все проблемы – очистить помещение от вредных примесей на большой площади местная вентиляция не сможет. Для этого есть общеобменные системы вентиляции.

Варианты обмена воздушных потоков

Действующие нормы вентиляции производственных помещений отражены в СНиП 41-01-2003 от 26.06.2003 года. Согласно этим предписаниям общеобменная вентиляция должна обеспечивать обмен воздуха во всем помещении. Правильно установленная общеобменная вентиляция производственных помещений удаляет отработанные массы по всему объему помещения, а приточное оборудование подает чистый воздух обратно.

Приточный обмен воздушных масс

Ассимиляция лишней влаги, тепла и разбавление вредных выделений и примесей – задачи приточной общеобменной вентиляции. Все это позволяет соблюдать санитарно-гигиенические нормативы и стандарты для комфортного нахождения на рабочем участке.

Если в помещении холодно, то приточная общеобменная вентиляция решает и проблемы механического побуждения, очищения и подогрева приточных воздушных масс.

Вытяжка общеобменного типа

Простейший прибор для организации общеобменной вытяжной системы вентиляции – вентилятор с воздухоотводом в окна или в вытяжной канал. При длине воздуховода больше 30-40 м и снижении давления больше 30-40 кг/м2 осевой вентилятор следует заменить на центральный. Общеобменные системы вентиляции производственных помещений часто работают в паре с другими вентиляционными системами (чаще это естественная или механическая вентиляция), так как из-за разнородности вредных примесей и разных условий их образования применение какой-то одной системы малоэффективно.

Воздуховоды при вентилировании помещений

Использование вентиляционных систем предполагает в некоторых случаях для эффективного перемещения воздуха наличие сети воздуховодов, то есть канальные системы. При отсутствии вентиляционных каналов такая система называется бесканальной. Например, вентилятор устанавливается в перекрытии или в стене, при наличии системы естественной вентиляции и т.д. Любая вентиляционная система обладает 4 главными свойствами: функциональность, объем обслуживаемых площадей, способ перемещения воздушных масс и конструктивное исполнение.

Искусственная вентиляция

Она характеризуется наличием целого комплекса оборудования, которое позволяет убрать зависимость от внешней среды или решить вопрос с труднодоступностью свежего воздуха, либо обеспечить соответствие его определенным требованиям. Такие системы бывают двух видов – приточными и вытяжными. Первый вариант предполагает подачу свежего воздуха в помещения. При этом воздушная масса по пути в него может быть подвергнута дополнительной обработке – очистка, нагрев или охлаждение. Кроме того, приточная вентиляция может обеспечить ее подачу в определенные зоны помещения. В свою очередь вытяжная вентиляция обеспечивает удаление из зданий и помещений воздуха, не отвечающего определенным требованиям (по температуре, влажности и содержанию посторонних частиц). Как правило, в домах вытяжные системы работают в единой «связке» с приточными. При этом их производительность должна быть примерно равна, чтобы атмосферное давление внутри соответствовало аналогичным показателям во внешней среде.

Механический тип и ее особенности

Назначением механических принудительной циркуляции воздуха служит полное устранение любых видов загрязнителей из атмосферы промышленного помещения с целью их последующего улавливания. Нужный воздухообмен достигается путем разбавления загрязненной среды до допустимых значений чистым потоком свежего воздуха. Механическая система дает возможность производить обработку выводимых из помещения объемов воздушных масс. Установка в вентиляционном канале специальных фильтров позволяет осуществлять их охлаждение, увлажнение и очистку. Благодаря этому экосистема вблизи производственно предприятия практически не изменяется.

Механическая вентиляция промышленных зданий основана на функционировании вентиляторов, вытяжек и фильтров, функционирующих за счет электрической энергии. Исходя из их расположения, двигатели нагнетают воздушный поток или извлекают его из помещения. Конструктивные особенности вентиляционных систем могут изменяться и корректироваться исходя из ее назначения и характера технологического процесса в цеху.

Для размещения приточных и вытяжных устройств используются специальные вентиляционные камеры, представляющие собой отельные специализированные помещения.

Воздухозаборные установки располагаются на крыше помещения и в обязательном порядке оборудуются специальными защитными решетками. Их назначением служит предотвращение попадания атмосферных осадков, насекомых и посторонних примесей внутрь воздуховодов. С обратной стороны приточные каналы, расположенные внутри здания, комплектуются соответствующими решетками. При этом размещают они на уровне 1-1,5 метров от уровня пола.

Оборудование механических систем не особо отличается от естественных моделей вентилирования. Для их создания используются одинаковые воздуховоды. Выбор их сечения осуществляется на основании расчетных значений планируемых потоков воздуха. Его движение обеспечивается не разностью температуры на улице и внутри здания, а с помощью промышленных вентиляторов, монтирующихся непосредственно на выходе из воздуховода. При этом в рабочем состоянии они повышают тягу в системе, которая увеличивается пропорционально мощности включенных устройств. Для определения кратности циркуляции воздушных масс механической вентиляции используется расчетный метод, основанный на общей производительности всех воздушных каналов, имеющихся в помещении.

Производственные помещения с механической вентиляцией

Производственная вентиляция, осуществляемая данным методом, имеет большую производительность по сравнению с естественным способом. Кроме того, здесь применяется специальное оборудование, которое очищает поступающий извне воздух от пыли и грязи, а отработанный воздух, выбрасывающийся в атмосферу, также в обязательном порядке проходит через специальную систему очистки.

Данные системы монтируются таким образом, чтобы они не просо очищали воздух а и препятствовали выбросу вредной пыли или паров непосредственно в само рабочее помещение.

К элементам установок с механической вентиляцией относятся воздухозаборники. вентиляторы, вентиляционные каналы, фильтры для очищения воздуха от вредных примесей и, конечно же, устройство для оттока отработанного воздуха.

В холодный период года большие воздушные объемы, поступающие в цеха, обычно нагревают, используя для этого калориферы. При этом чтобы на производстве не получилось так, что за счет подогрева воздух становится слишком сухим, его пропускают через специальные камеры орошения. Проходя через данные устройства, он увлажняется за счет воды или пара.

Как выполняется расчет?

На сегодняшний день существует несколько способов, позволяющих выполнить самостоятельный расчет воздушного обмена в разных по назначению помещениях.

Наиболее простыми способами является обустройство:

на параметрах общей площади помещения;
в соответствии с санитарными и гигиеническими нормами;
согласно кратностям.

При наличии источников локального выброса вредных или загрязняющих веществ, рекомендуется устанавливать улавливающие и удаляющие установки в виде зонтичных отсосов.

Некоторыми производителями, выпускающими сложное оборудование, приборы изначально комплектуются отсосами, которые достаточно только подвести к воздуховодам.

Во всех остальных случаях требуется выполнить самостоятельные расчёты и правильно подобрать вентилирующее оборудование для производственного помещения.

Расчёты осуществляются в соответствии с размерами источников загрязнения (a*b) или его диаметром (d), при учёте скорости воздушного движения (ϑв) и всасывания (ϑ3), а также уровня размещения устройства (z).

расчёт габаритов: A=a+0.8z, B=b+0.8z, при наличии круглых отсосов D=d+0.8z
расчет объёма удаляемых воздушных масс: L=3600ϑхSз

Если нет уверенности в собственных силах, целесообразно доверить выполнение расчётов и подбор вентиляционной системы специалистам.

Системы вентиляции производственных помещений: вытяжная, местная, естественная