Вентиляция производственных помещений: обзор систем воздухообмена

Ошибки при проектировании

На этапе создания проекта нередко встречаются ошибки и недоработки. Это может быть превышенный шумовой фон, обратная или недостаточная тяга, задувание (верхние этажи многоэтажных жилых домов) и другие проблемы. Часть из них можно решить и после завершения монтажа, с помощью дополнительных установок.

Яркий пример низкоквалифицированного расчета — недостаточная тяга на вытяжке из производственного помещения без особо вредных выбросов. Допустим, вентканал заканчивается круглой шахтой, возвышающейся над крышей на 2 000 – 2 500 мм. Поднимать её выше не всегда возможно и целесообразно, и в подобных случаях используется принцип факельного выброса. В верхней части круглой вентшахты устанавливается наконечник с меньшим диаметром рабочего отверстия. Создаётся искусственное сужение сечения, которое влияет на скорость выброса газа в атмосферу — она многократно увеличивается.

Пример проекта

Методика расчёта вентиляции позволяет получить качественную внутреннюю среду, правильно оценив негативные факторы, её ухудшающие. В компании «Мега.ру» работают профессиональные проектировщики инженерных систем любой сложности. Мы оказываем услуги на территории Москвы и соседних областей. Также компания успешно занимается удалённым сотрудничеством. Все способы связи указаны на странице «Контакты», обращайтесь.

Особенности построения естественной ПВВ

При разработке качественной естественной приточно-вытяжной вентиляции, большинство специалистов соблюдают некий “устав” проектно-монтажных работ.

Эти правила помогают создать действительно эффективные и экономичные решения даже для самых нестандартных расположений комнат и подсобных помещений в частном доме и многокомнатной квартире многоэтажки.

Во время проектирования вентиляции нужно постараться создать естественное течение воздуха от жилых комнат через коридоры к санузлу и кухне

Коридоры в этом случае выступают в роли проточных пространств. Поэтому главный вентиляционный блок системы нужно располагать по центру дома, в верхней части коридоров или подсобных помещений.

Например, вентиляционный модуль для 2-этажного частного дома можно расположить на первом этаже вверху подсобного помещения или основного коридора. Для 1-этажного дома, как вариант, в нижней части чердака.

Прокладывая магистральный трубопровод, нужно помнить что приточный воздух должен идти в жилые комнаты, а вытяжной — уходить через кухни и подсобные помещения.

Поэтому приточные диффузоры размещаются на условной границе “комната-среда”, а вытяжки на кухне, в ванной, подсобке, туалете.

Диффузор сочетает в себе две функции: равномерное распределение свежего и отвод уже использованного воздуха. Они бывают самой разной формы. Изготавливаются из тонколистового металла и пластика

Существуют замечания касательно высоты расположение входных и выходных воздушных проёмов. Выход вентиляционной системы размещают обязательно выше уровня крыши здания.

Это обезопасит ПВВ от вторичного забора только что выведенного воздуха через вытяжные отверстия.

Забор свежего воздуха необходимо производить на высоте не менее 2 метров от поверхности земли.

Потому что мелкие абразивные частички и пыль может подниматься с помощью ветровых потоков на высоту более 1 метра и залетать в приточные диффузоры, тем самым быстро засорять фильтры первичной очистки.

Механический способ эвакуации воздуха

Естественная вентиляции часто не выполняет своих прямых функций. Поэтому актуальной становится потребность в использовании искусственной системы. Ее основное отличие заключается в том, что она работает с принуждением.

Механический тип вентилирования используют не только на промышленных производствах, но и в жилых помещениях. Его действие основано на работе электродвигателей, воздухонагревателей, вентиляторов и фильтров.

Ключевые преимущества искусственной системы перед естественной:

• Эффективность. Перенесение практические любых объемов воздуха на значительные расстояния в помещении.
• Независимость от погоды. Безупречное выполнение системой прямых функций в любое время года.
• Дополнительные возможности. Регулировка температуры и уровня влажности, очистка воздуха от пыли и других мелких частиц.

Механическая вентиляция делится на канальную и бесканальную. При первой воздух проходит по специальным удлиненным путям.

Эффективно использовать сочетание механической и естественной систем вентиляции

В бесканальных системах вентиляторы размещаются в особой конструкции. Они обеспечивают приток свежих воздушных масс.

В зависимости от типа механической вентиляции системы делятся на приточные, вытяжные и приточно-вытяжные.

Что такое промышленная вентиляция и зачем она нужна

Промышленная вентиляция, как понятно из названия, используется на производственных предприятиях. Коротко ее назначение можно сформулировать следующим образом: вентиляция нужна, чтобы удалить из рабочей зоны отработанный воздух и заменить его чистым.

На практике промышленная вентиляция решает четыре основные задачи:

1. Обеспечивает постоянную подачу чистого воздуха в производственные помещения.
2. Удаляет загрязняющие воздух газ, пыль, пары, токсичные вещества.
3. Уменьшает вероятность аварий на производстве вследствие возгораний или взрывов.
4. Помогает поддерживать комфортную температуру и влажность в производственных помещениях.

Роль очистки воздуха в промышленных вентиляционных системах

В современных вентиляционных системах огромную роль играет очистка загрязненного воздуха. Она бывает нескольких типов:

• Гравитационная. Как правило, это пылеосадочные камеры, которые применяются на производствах с сильным пылеобразованием. Они применяются для осаждения наиболее крупных частиц, в воздухе.
• Инерционная, сухого типа. Они могут быть циклонные и жалюзийные. Различаются по конструкции и компактности, но служат для очистки воздуха от неслипающейся пыли.
• Инерционная, мокрого типа. Эффективно удаляют пыль из воздуха методом его увлажнения.
• Тканевые фильтры. Они очищают воздух, накапливая его в специальной ткани.
• Пористые воздушные фильтры имеют свойство накапливать большое количество загрязнений из воздушного потока, в многочисленных порах фильтрующего элемента.
• Электрофильтры очищают воздух от механических примесей посредством их электрического заряда, после чего, загрязнения оседают на одном из электродов фильтра.

Существуют сорбционно-каталитические, акустические, плазмокаталитические фильтры, которые применяют для очистки воздуха в промышленных вентиляционных системах.

Основные этапы проектирования промышленной вентиляции

В проектировании промышленной вентиляции решающими факторами, которые влияют на выбор оборудования и его монтаж являются:

1. Расчет воздухооборота в каждом производственном помещении.
2. Основная задача, которую должна решать вентиляционная система.
3. Локализация выделяемых вредных веществ и ее предельно допустимые значения.
4. Выбор систем очистки воздушных потоков.
5. Технико-экономическое обоснование предполагаемого приточно-вытяжного оборудования.

Проектирование состоит из следующих основных этапов:

• Составление технического задания. Заказчик самостоятельно или с помощью специалистов занимается его разработкой. В тех.задании учитывается множество факторов, такие как: планировка производственных помещений, материал, из которых изготовлена постройка, толщина стен, количество и график работы персонала, некоторые особенности технологического процесса.
• Расчеты, которые производит инженер-проектировщик промышленных вентиляционных систем, руководствуясь нормативными документами и существующими стандартами. В расчеты входят такие значения как: Воздухообмен – это с какой периодичностью, воздух в помещении будет полностью заменяться на новый. Основным показателем этого значения будет .
• Климатические параметры для конкретной постройки. Расчеты производятся отдельно для холодного времени года, для переходного периода и для теплого времени года. Заказчик проекта сам определяет в тех. задании, какие микроклиматические показатели он хотел бы получить.
• Воздуховоды. Благодаря расчету воздуховодов выбирается оптимальный вариант материала, из которого они должны быть изготовлены, их сечения и формы.

Следующий этап проектирования — это выбор оборудования. Здесь учитываются экономическое обоснование целесообразности применения того или иного типа оборудования, произведенные ранее расчеты, особенности планировки помещения и технологического процесса.
Завершающий этап проектирования вентиляции промышленного объекта – это составление чертежей, схем, графиков и пояснительных записок. На основании этого, инженер проектировщик составляет технико-экономическое обоснование всего проекта.

Лекция 7. Вентиляция

1.Вентиляция производственных помещений

2.Назначение и классификации систем вентиляции

3.Естественная вентиляция

4.Искусственная вентиляция

Формулы расчета вентиляции

Расчет по площади помещения

Это самый простой расчет. Для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения, независимо от количества людей.

Расчет по санитарно-гигиеническим нормам

По санитарным нормам для общественных и административно-бытовых зданий на одного постоянно пребывающего в помещении человека необходимо 60 м3/час свежего воздуха, а на одного временного 20 м3/час.

В случае жилого помещения можно ориентироваться на то, в каком помещении сколько времени проводят жильцы. Например, для спальни рекомендуется принять, что хозяева находятся там постоянно (8 часов подряд), а для кабинета можно принять 1 человек — постоянно, и 1-2 временно.

Расчет по кратностям

В документе (СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, Приложение 4) приведена таблица с кратностями воздухообмена по типам помещений (табл.1):

Таблица 1. Кратности воздухообмена в помещениях жилых зданий.

Помещения	Расчетная температура зимой,ºС	Требования к воздухообмену
Приток	Вытяжка
Общая комната, спальня, кабинет	20	1-кратный	—
Кухня	18	—	По воздушному балансу квартиры, но не менее, м3/час	90
Кухня-столовая	20	1-кратный
Ванная	25	—	25
Уборная	20	—	50
Совмещенный санузел	25	—	50
Помещение для стиральной машины в квартире	18	—	0,5-кратный
Гардеробная для чистки и глажения одежды	18	—	1,5-кратный
Вестибюль, общий коридор, лестничная клетка, прихожая квартиры	16	—	—
Электрощитовая	5	—	0,5-кратный

Здесь приведена сокращенная версия таблицы, если вы не нашли свой тип помещения — обратитесь к исходному документу (СНиП-у).

Кратность воздухообмена — это величина, которая означает, сколько раз в течение часа воздух в помещении полностью заменяется на новый. Она напрямую зависит от объема помещения. То есть, однократный воздухообмен это когда в течение часа в помещение подали и удалили объем воздуха, равный объему помещения; 0,5 кранный воздухообмен – половине объема помещения и т.д. В этой таблице в двух последних колонках указаны кратности и требования к воздухообмену в помещениях по притоку и вытяжке воздуха соответственно.

Формула расчета вентиляции, включающая нужное количество воздуха выглядит так:

L=n*V (м3/час) , где

n – нормируемая кратность воздухообмена, час-1;

V – объём помещения, м3.

Когда мы считаем воздухообмен для группы помещений в пределах одного здания (к примеру, жилая квартира) или для здания в целом (коттедж), их нужно рассматривать как единый воздушный объём. Этот объём должен отвечать условию ∑ L_пр = ∑ L_выт То есть, какое количество воздуха мы подаём, такое же должны и удалить.

Таким образом, последовательность расчета вентиляции по кратностям следующая:

1. Считаем объем каждого помещения в доме (объем=высота * длина * ширина).
2. Подсчитываем для каждого помещения требуемый воздухообмен по формуле L=n*V.

Для этого выбираем из таблицы 1 норму по кратности воздухообмена. Для большинства помещений нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых (например кухня-столовая) и то, и другое. Прочерк означает, что для данного помещения нормы не установлены.

Для тех помещений, для которых вместо кратности указан минимальный воздухообмен (например, 90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому. В самом конце расчета, если уравнение баланса (∑ L_пр и ∑ L_выт) у нас не сойдется, то значения воздухообмена для данных комнат будем увеличивать до требуемой величины.

Если в таблице нет какого-либо помещения, то норму воздухообмена для него считаем, учитывая что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения. Т.е. считаем воздухообмен для таких помещений по формуле: L=S_{помещения}*3.

1. Суммируем отдельно L тех помещений, для которых нормируется приток воздуха, и отдельно L тех помещений, для которых нормируется вытяжка. Получаем 2 цифры: ∑ L_пр и ∑ L_выт
2. Составляем уравнение баланса ∑ L_пр = ∑ L_выт.

Если ∑ L_пр > ∑ L_выт , то для увеличения ∑ L_выт до значения ∑ L_пр увеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы во 2 пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению.

Кондиционирование производственных помещений

В этом случае на производстве устанавливаются мощные системы, которые настраиваются специально для созданий благоприятного микроклимата. В настройках устанавливаются соответствующие параметры температуры воздуха, влажности и циркуляции внутри помещения. В трудных условиях труда с материалами повышенной загрязненности или опасности к установкам выдвигаются дополнительные требования, поскольку они должны обеспечить дополнительную ионизацию воздуха и очистку от бактерий.

На производстве кондиционирование используют в основном либо для поддержания необходимой влажности (когда например, работы осуществляются на прецизионном оборудовании), либо для обеспечения определенных санитарных условий. Как правило, такие возможности доступны только системам кондиционирования.

Системы вентиляции производственных помещений, основанные на кондиционировании воздуха, подразделяются на общие и местные. В системах общего типа установка устанавливается в специально выделенном для нее помещении, а приток и отток воздушных потоков осуществляется через воздуховодные каналы. При местном типе, установка для кондиционирования устанавливается непосредственно в цехе, и вентиляция осуществляется без воздуховодов.

Этот способ сегодня является наиболее дорогостоящим, как в установке, так и в обслуживании. Но этот самый оптимальный вариант при создании в производственных помещениях климата, требуемого нормами в гигиеническом отношении.

Стоит отметить, что практика показала: данные установки вполне окупаются со временем, поскольку на производстве создается именно тот микроклимат, способствующий повышению работоспособности персонала. Улучшение условий труда сказывается не только на самочувствии, но и на производительности, которая вполне естественно становится выше.

Как показывает статистика сегодня, на производствах, где помещения имеют высокий уровень теплогазовыделений, все больше предприятий стали устанавливать именно данные установки. Только мощное оборудование способно обеспечить те условия комфортной работы в сложной рабочей обстановке.

В настоящее время к вентиляции производственных помещений предъявляются особые требования: это и оборудование для вентиляции, вентиляционные каналы и шахты и эффективность работы систем.

Важность правильного проектирования инженерных климатических систем

Создание проектной документации – один из важных этапов сооружения климатических систем. Хотя многие люди считают, что самой тяжелой работой является установка оборудования, именно от правильности проектирования зависит цена всей установки, ее характеристики, правильность монтажа, удобство в эксплуатации и надежность. Любая ошибка чревата исправлениями неполадок специалистами и растратами клиента.

Чтобы проектировщики могли начать работу по проекту, им нужна такая информация:

• Предназначение помещения;
• Его размеры, детальный план и исполнительные чертежи;
• Детализация всех особенностей помещения, его дизайна и технологических решений;
• Технические условия.

В процессе составления проекта, специалисты учитывают все особенности помещения, которые касаются с нормами противопожарной безопасности.

Проектировщики фирмы имеют большой опыт работы в этой сфере, поэтому, используя еще и специальное программное обеспечение, могут подобрать самую подходящую климатическую систему, с учетом особенностей помещения, бюджет клиента, функциональность и т.д.

От того, на сколько качественно будет составлен проект, зависит функциональность климатических систем после их установки. Поэтому не стоит доверять рядовым компаниям, работающим в этой сфере 1-2 года. Столь сложным делом должны заниматься исключительно профессионалы.

Оборудование для систем вентиляции

Тот или иной вид промышленной системы вентиляции воздуха выбирают, исходя из задач, которые следует решить, а также предназначения самого помещения. Чаще всего применяется установка с искусственной вентиляцией, которая обходится дороже в эксплуатации за счет потребления большого количества электроэнергии, но при этом справляется со своей работой более действенно.

Принудительную систему можно использовать с дополнительным оборудованием, что предоставляет более широкие возможности. Также можно объединить систему промышленной вентиляции и кондиционирование, чтобы создать максимально комфортный микроклимат в производственном цехе.

Использование различных типов рекуператоров как одного из элементов вентиляционной системы позволит снизить расходы на электроэнергию. Свежий и отработанный воздух, проходя через рекуператор, обмениваются теплом, и при этом они не смешиваются в случае применения пластинчатой перекрестноточной конструкции. Рекуперация эффективна для больших помещений, где их работа наиболее ощутима.

Также для решения задач вентиляции промышленных зданий можно использовать наборные системы, которые занимают довольно много места и требуют выделения отдельной комнаты. Такие устройства могут быть оборудованы и системой фильтрации.

Физическая основа вентсистемы

Приточно-вытяжная вентиляционная система являет собой многофункциональный комплекс сверхбыстрой обработки газовоздушной смеси. Хоть это и система принудительной транспортировки газа, но в её основе лежат вполне объяснимые физические процессы.

Для создания эффекта от естественной конвекции воздушных потоков, источники тепла размещают максимально низко, а вытяжные элементы в потолке или под ним

Само слово “вентиляция” тесно связано с понятием конвекции. Она является одним из ключевых элементов при перемещении воздушных масс.

Конвекция — явление циркуляции тепловой энергией между холодными и теплыми потоками газа. Существует естественная и принудительная конвекция.

Немного школьной физики для понимания сути происходящего. Температура в комнате определяется температурой воздуха. Переносчиками тепловой энергии являются молекулы.

Воздух — многомолекулярная газовая смесь, которая состоит из азота (78%), кислорода (21%) и остальных примесей (1%).

Находясь в замкнутом пространстве (помещении), имеем неоднородность температуры относительно высоты. Это связано с неоднородность концентрации молекул.

Учитывая равномерность давления газа в замкнутом пространстве (помещении), согласно основного уравнения молекулярно-кинетической теории: давление пропорционально произведению концентрации молекул на их среднюю температуру.

Если давление везде одинаково, тогда произведение концентрации молекул на температуру в верхней части комнаты будет эквивалентна такому же произведению концентрации на температуру:

p=nkT, n_верх*T_верх=n_низ*T_низ, n_верх/n_низ=T_низ/T_верх

Чем ниже температура, тем больше концентрация молекул, а значит и больше общая масса газа. Поэтому говорят, что тёплый воздух “легче”, а холодный — “тяжелее”.

Правильная вентиляция в совокупности с эффектом конвекции способны поддерживать в помещении установленный температурный режим и влажность в периоды автоматического отключения основного обогрева

В связи с вышеизложенным становится ясен основной принцип обустройства вентиляции: подача (приток) воздуха обычно оборудуется снизу помещения, а отвод (вытяжка) — сверху. Это аксиома, которую требуется учитывать во время проектирования системы вентиляции.

Естественная вентиляция в производственных зданиях

так устроена вентиляция коровника

Любая естественная приточная или вытяжная вентиляция производственного помещения функционирует, используя разницу температур и давления воздуха в цехе и на улице. Значит, движущей силой естественной тяги являются ветровой и тепловой напоры.

Вследствие перепада температур из цеха вытесняются расширенные теплые воздушные массы, а на их место затягиваются чистые, холодные. С наветренной области формируется область повышенного давления, усиливающая приток свежего воздуха снаружи. С подветренной стороны здания давление наоборот всегда понижено, что способствует оттоку отработанного воздуха. Физические законы успешно применяют для вентиляции предприятий с интенсивным тепловыделением. Но не во всех случаях мощный обмен воздуха гарантирует создание всех необходимых условий для работы персонала.

Если в стенах и окнах цеха есть щели, часто открываются двери или ворота, вероятно появление сквозняков и понижение температуры. Летом же на удаленных от дверей и окон участках нормы вентиляции производственных помещений нарушаются.

Аэрация воздуха в помещении

принцип движения воздуха при аэрации

Аэрация в некоторых случаях создает эффективный воздухообмен на основе естественной тяги. Для ее реализации устанавливаются аэрационные фонари – специально разработанные элементы вентиляции.

Иногда при строительстве производственного помещения расчет вентиляции не производится, оборудование не монтируют. Тогда можно в уже готовом цеху разместить шахты и каналы, работающие за счет теплового напора. Выходы шахт прикрывают оголовками-дефлекторами. Ветер обдувает дефлектор и формирует в трубе область разрежения, усиливая подсос воздуха. Подобная система широко используется в сельскохозяйственных и животноводческих постройках, кузнях, небольших пекарнях. Устанавливается труба на самом высоком выступе крыши.

Аэрация это один из наиболее эффективных примеров естественной промышленной вентиляции. Ее используют на производствах с обильным образованием газов, ядов и тепла.

Устройство естественной вентиляции на производстве

В обслуживаемых зданиях обустраивают 3 уровня проемов с форточками особой конструкции. Первые два ряда проемов располагаются на высоте 1-4 метров от пола. В крыше устанавливают светоаэрационные фонари с регулируемыми форточками.

Летом потоки чистого воздуха попадают сквозь нижние фрамуги, а грязные уходят вверх. В холодное время года воздух проникает через средний ряд форточек и, согреваясь, достигает уровня нахождения персонала.

Разным положением форточек регулируется интенсивность вентиляции. Рассчитывая вентиляцию производственного помещения, определяют площадь форточек, проемов. Так как наихудшее время для работы системы – теплая безветренная погода, ее и берут за точку отсчетов.

Перемешанный с пылью и газами чистый воздух направляется в зоны нахождения людей. Чтобы предупредить распространение пыли и грязи, устанавливают фонари незадуваемой конструкции с защитой от ветра.

В жаркое время года приточный воздух охлаждается методом распыления в нем холодной воды из форсунок, расположенных в области форточек. Воздух охлаждается и немного увеличивается влажность.

К зданиям с естественной аэрацией предъявляются некоторые требования:

• периметр его должен быть открыт доступу воздуха;
• аэрируются одноэтажные цеха или расположенные на последних этажах многоэтажек.

Очень сложно смонтировать естественную вентиляцию в многопролетных промышленных помещениях. При ширине цеха более 100 метров доставка чистого воздуха к центру здания практически неосуществима. Тогда для аэрации устанавливают незадуваемые фонари Батурина с отдельным каналом для вытяжки и притока. Зимой такая система может вызвать нежелательное падение температуры в рабочей зоне производственного помещения. Поэтому в многопролетных цехах обычно устанавливается принудительная вентиляция с обогревом притока.

Управление всеми элементами аэрации осуществляется механически.

Другой плюс в невысокой стоимости механизмов.

Недостатки:

• зависимость от погоды;
• сложность управления;
• невозможность обеспечения удаленных рабочих мест свежим воздухом.

Аэрация, как вид вентиляции производственных помещений, неприемлема, если технология подразумевает распространение вредных примесей, пыли. Потому что фильтрация отработанных воздушных масс невозможна.

Вычисляем диаметры вентканалов

Дальнейшие расчеты несколько сложнее, поэтому каждый этап мы сопроводим примерами вычислений. Результатом станет диаметр и высота вентиляционных шахт нашего одноэтажного здания.

Весь объем вытяжного воздуха мы распределили на 3 канала: 100 м. куб. принудительно удаляет вытяжка на кухне в период включения плиты, оставшийся 271 кубометр уходит по двум одинаковым шахтам естественным образом. Расход через 1 воздуховод получится 271 / 2 = 135.5 м³/ч. Площадь сечения трубы определяется по формуле:

• F – площадь поперечного сечения вентканала, м²;
• L – расход вытяжки через шахту, м³/ч;
• ʋ — скорость движения потока, м/с.

Как рассчитать сечение и диаметр одной трубы в примере:

1. Находим размер поперечника в квадратных метрах F = 135.5 / 3600 х 1 = 0.0378 м².
2. Из школьной формулы площади круга определяем диаметр канала D = 0.22 м. Выбираем ближайший больший воздуховод из стандартного ряда – Ø225 мм.
3. Если речь идет о заложенной внутрь стены кирпичной шахте, то под найденное сечение подойдет размер вентканала 140 х 270 мм (удачное совпадение, F = 0.0378 м. кв.).