Система вентиляции и кондиционирования в производственном цехе

Система вентиляции и кондиционирования воздуха производственного цеха – это сложный процесс, который реализуется на основе работы целого комплекса специального оборудования или устройств и направленный на создание качественного воздухообмена внутри рабочего помещения.

Система вентиляции цеха является неотъемлемой частью конструкции здания, его технологичного оборудования и играет более важную роль, чем системы кондиционирования обычных помещений. Особенностью вентиляции производственного объекта является то, что она представляет собой целую систему инженерных разработок, которые призваны обеспечить бесперебойную фильтрацию воздушных масс от вредных и токсичных составляющих и качественную циркуляцию, без нарушения технологического процесса.

Виды вентиляции производственного помещения

Основным регламентирующим документом, который устанавливает нормы вентиляции цеха, является СНиП 41-01-2003. Все существующие системы воздухообмена в рабочих помещениях можно разделить на следующие виды:

В зависимости от способов перемещения воздушных масс:

  1. Естественная.
  2. Механическая.

При естественной вентиляции освежение воздуха происходит за счет разниц давления и температуры внутри помещения и снаружи. Такая циркуляция обычно бывает неорганизованной, то есть основанной на элементарных физических явлениях – например, конвекции. Создается естественная вентиляция при помощи специальных конструкций, которые позволяют осуществлять регулировку силы и величины воздушного потока.

Механическая вентиляция предварительно обрабатывает приточный воздух, нагревая, охлаждая или увлажняя его. Кроме того, принудительная система способна осуществлять фильтрацию загрязненных воздушных масс перед выбросом их в атмосферу.

В зависимости от способа организации воздухообмена:

  1. Местная.
  2. Общеобменная.

Местная вентиляция локализует, а в последующем удаляет вредные и токсичные вещества и выбросы непосредственно в месте их возникновения. На практике такой вид вентиляции реализуется следующим образом: источник загрязнения (станок, рабочее место) огораживается щитами, формируя своеобразный «колпак», в котором или над которым имеется вытяжка. При интенсивном отсосе воздуха, давление внутри «колпака» понижается, что препятствует распространению вредных примесей в остальное помещение цеха. Такая система эффективно справляется со своими обязанностями и недорого в организации.

В тех случаях, когда местная вентиляция не способна обеспечить полноту локализации источников загрязнения, задействуется общеобменный ее тип. Принцип работы такой вентиляции основан на комплексном очищении воздуха во всех производственных помещениях или их большой части путем разбавления концентрации вредных примесей, пыли и грязи, тепловых излучений. Кроме того, общеобменная вентиляция эффективно поглощает тепло и распространена в тех цехах, где отсутствует выброс вредных веществ в атмосферу помещения. В тех случаях, когда производство сопряжено с выбросом газа, вредного пара, канцерогенов и пыли, применяется вентиляция смешанного типа – к общеобменной добавляются местные отсосы. При этом ключевой концепцией построения вентиляции производственного цеха является создание такой системы, при которой максимальное количество вредных веществ будет удаляться при помощи местных отсосов, а оставшиеся примеси и газы будут разбавляться потоком свежего воздуха до концентрации допустимого уровня.

В зависимости от способа действий:

  1. Приточная.
  2. Вытяжная.
  3. Приточно-вытяжная.

Приточная система вентиляции предназначена для обеспечения свободного притока воздушных масс в объемах, достаточных для полноценного функционирования производственного помещения. В подобных системах устанавливаются канальные вентиляторы, которые обеспечивают забор внешнего воздуха и пропуск его через специальные охлаждающие или нагревающие калориферы.

Приточная вентиляция способна полностью обеспечить принудительное поступление воздушных масс в цех. При этом давление воздуха в помещении будет постоянно увеличено в сравнении с атмосферным, что будет способствовать естественному (неорганизованному) выдавливанию отработанного воздуха на улицу через щели, выходы или отверстия.

Приточная вентиляция существует нескольких видов и отличается друг от друга наличием эксклюзивного оборудования. Так, может устанавливаться:

  • Воздушный душ. Работа такого оборудования заключена в направлении потока чистого воздуха на рабочее место.
  • Воздушные и воздушно-тепловые завесы.
  • Оазисы. Эта вентиляция, которая способна обслуживать целые участки цеха, где воздух будет двигаться с рассчитанной скоростью и температурой.

Вытяжная система вентиляции предназначена для удаления загрязненного воздуха. При этом замещение удаленных воздушных масс осуществляется механическим организованным или  неорганизованным способом – через оконные, дверные проемы и специальные отверстия в стенах. Подобная система применяется в тех производствах, которые сопровождаются большим количеством выделений токсичных веществ и тепла, а также при выполнении работ значительным количеством сотрудников.

Приточно-вытяжная вентиляция предназначена для удаления загрязненного воздуха и одновременной подачи свежего. Сами по себе потоки воздушных масс могут распределяться путем перемешивания или вытеснением. В первом случае в потолке или стенах цеха монтируются высокоскоростные диффузоры, осуществляющие подачу свежего воздуха, который естественным образом смешивается с отработанным и удаляется через диффузный клапан. Во втором случае свежий прохладный воздух поступает через воздухораспределители, которые устанавливаются ближе к полу. Воздушная масса, нагреваясь, поднимается на верх, вытесняя через решетки отработанные газы.

Расчет вентиляции цеха

Для того чтобы спроектировать и установить вентиляцию необходимо качественно и с высокой точностью рассчитать масштабы ее работы. Расчет системы вентиляции цеха осуществляется на основе данных об объемах выделяемых вредных веществ, тепла и различных справочных показателей.

Расчет системы вентиляции цеха выполняется отдельно по каждому из видов загрязнений:

По излишкам тепла

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

Qu (м3) - объем, который отводится местным отсосом;
V (Ватт) - количество теплоты, которое выделяет продукция или оборудование;
с (кДж) - показатель теплоемкости = 1,2 кДж (справочная информация);
Tz (°C) - t загрязненного воздуха, отводимого от рабочего места;
Tp (°C) - t приточных воздушных масс
T1 - t воздуха, удаляемого вентиляцией общеобменного типа.

Для взрывоопасного или токсичного производства

При таких расчетах ключевая задача - разбавить токсичные выбросы и испарения до предельного допустимого уровня

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

M (мг*час) - масса токсичных веществ, выделяемых за один час;
Km (мг/м3) - содержание токсичных веществ в воздухе, отводимых местными системами;
Kp (мг/м3) - количество отравляющих веществ в приточных воздушных массах;
Ku (мг/м3) - содержание токсичных веществ в воздухе, отводимое общеобменными системами.

По излишкам влаги

Q = Qu + (W - 1,2 (Om - Op) / O1 - Op)), где

W (мг*час) - количесиво влаги, которое попадает в помещение цеха за 1 час;
Om (грамм*кг) - объем пара, отводимый локальными системами;
Op (грамм*кг) - показатель влажности приточного воздуха;
O1 (грамм*кг) - количество пара, отводимое общеобменной системой.

По выделениям от персонала

Q = N * m, где

N - число работников
m - расход воздуха из расчета на 1 чел*час (согласно СНиП составляет 30 м3 на человека в проветриваемом помещении, 60м3 - в нерповетриваемом).

Расчет вытяжной вентиляции цеха

Определить количество вытяжного воздуха можно по следующей формуле:

L = 3600 * V * S, где 

L (м3) - расход воздуха;
V - скорость воздушного потока в вытяжном устройстве;
S - площадь проема установки вытяжного типа.

Особенности вентиляции цехов различной направленности

Механический цех

Особенностями производственного механического помещения является большое тепловое выделение от электрического оборудования и рабочих, наличие в воздухе паров аэрозолей, охлаждающих жидкостей, масла, эмульсий, пыли.

Вентиляция в таких цехах устанавливается смешанного типа. Местные отсосы располагаются непосредственно над станками и рабочими зонами, а элементы общеобменной системы обеспечивают приток свежего воздуха сверху, в расчете не менее 30 куб.м. на одного человека.

Деревообрабатывающий

Особенностями деревообрабатывающего помещения является постоянное выделение тепла от прессов, испарение токсичных веществ растворителя и клея, а также повышенная концентрация отходов деревообработки — пыли, стружки, опилок.

В таких цехах местные отсосы устанавливаются непосредственно в пол, для обеспечения удаления древесных отходов. Общеобменная система рассредоточивает приток воздуха в верхней зоне, через воздуховоды перфорированного типа.

Гальванический

Особенность гальванического цеха – это наличие в атмосфере помещения паров щелочи, кислоты, электролита, повышенное количество тепла и влаги, пыли, водорода.

Местные отсосы бортового типа устанавливаются непосредственно над ваннами с кислотными растворами. В обязательном порядке осуществляется оснащение отсосов для ванн с кислотами различными типами резервных вентиляторов и элементами фильтрации вытягиваемых воздушных масс.

Общеобменная система, выполненная из антикоррозионного материала, должна обеспечивать 3-кратный воздухообмен в отделениях для приготовления растворов и цианистых солей.

Сварочный

Особенность сварочного цеха – наличие в воздухе фтористых соединений, окиси азота, углерода, озона. В таких производственных помещениях местные отсосы желательны, но не обязательны. Общеобменная вытяжка должна обеспечивать удаление воздуха в количестве: 2/3 из нижней зоны, 1/3 — из верхней. Расчет воздуха на разбавление вредных выбросов от сварки до предельного допустимого уровня производится исходя из веса сварочных электродов, которые расходуются за 1 час.

Литейный

Главная особенность литейного цеха – огромное количество тепла, которое выделяется в процессе производства. Кроме того, в атмосфере помещения концентрируется аммиак, сернистый газ, окись углерода.

Местные отсосы устанавливаются у каждого станка и элемента оборудования. Общеобменная система применяется только с механическим побуждением в верхней зоне цеха. К этому добавляется аэрация и душирование рабочих мест.

Вентиляция цеха покраски

Особенностью производственного помещения в котором осуществляются покрасочные работы является высокая концентрация в нем испарений различных растворителей, разбавителей и частиц краски.

В подобных цехах местные отсосы устанавливаются непосредственно над рабочими зонами и местами сушки. Общеобменная система обеспечивает компенсацию местной вытяжки.