Вентиляция промышленного цеха — виды, нормы, расчеты, проектирование
burger
КАТАЛОГ ТОВАРОВarrow

Вентиляция промышленного цеха

Задача системы вентиляции в промышленных цехах — поддержание оптимальных условий микроклимата для персонала. Зачастую при этом на систему вентиляции ложатся функции по очищению воздуха от вредных примесей, компенсации теплоизбытков и другие обязанности по устранению нежелательных последствий производственных процессов.

Поэтому к организации вентиляции в цехе следует подходить ответственно и обстоятельно.

Нормы вентиляции цеха

Для цехов действуют общие нормативные документы:

  • СП 60.13330.2020  Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха
  • ГОСТ 12.4.021-75 Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляции
  • СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания"
  • ГОСТ 12.1.005-88. Межгосударственный стандарт. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
  • СП 7.13130.2013 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Требования пожарной безопасности.

В СП (СНиП) прошлых лет были готовые решения, так как оборудование было советское (был точно известен ряд типоразмеров и характеристики, те рынок оборудования был очень узкий) и можно было легко посчитать примерные цифры. Сейчас же каждый раз необходимо делать пересчет по ПДК и эта работа должна производиться совместно с технологом предприятия.

Системы вентиляции производственных цехов

Естественная вентиляция для производственных цехов практически не используется. Исключением могут быть небольшие производства без вредных выбросов, помещения открытого типа, бескаркасные здания, а также помещения с большими тепловыделениями, такие как литейные цеха. 

В  числе механической (искусственной) вентиляции для цехов, как и для других видов помещений, можно выделить приточную, вытяжную и приточно-вытяжную системы вентиляции. На практике в большинстве случаев применяется приточно-вытяжная — поскольку почти всегда в именно данный тип отвечает потребностям цеха в воздухообмене. 

По способу организации воздухообмена системы вентиляции можно подразделить на местные и общего назначения.

Местная реализует подачу и удаление воздуха от мест, где локализуются вредные выбросы или тепловыделения. Общеобменная осуществляет воздухообмен во всем цеху или в большей его части, подогревает и фильтрует приточный воздух, удаляет теплоизбытки. В цехах часто сочетают две эти разновидности — например, с помощью местных отсосов удаляют вредности из рабочих зон, создают зоны чистого приточного воздуха; с помощью общей отводят из помещения избыточное тепло помещения. 

Применение того или иного типа вентиляции всегда зависит от конкретного цеха — специфики производства, характеристик помещения, региона объекта.

Часто для цехов систему вентиляции совмещают с системой отопления — это позволяет значительно сократить капитальные и эксплуатационные затраты: например, если в цехе достаточно много теплопоступлений, можно организовать систему рекуперации и подогревать приточный воздух в холодное время года до необходимой температуры, не используя сторонние источники энергии. Для совмещенных систем отопления и вентиляции используются теплогенераторы и приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла.

Расчет вентиляции цеха

Проектирование вентиляции цеха выполняется с учетом теплопоступлений, влаговыделений, пылевыделений, выделений газа и т.д — иными словами, учитываться должны все особенности технологического процесса.

Расчет теплопоступлений и теплопотерь

Для расчета вентиляции обязательно вычисляется количество теплопоступлений:

  • от людей
  • от остывающего металла (например, в литейных цехах)
  • от остывающих материалов и изделий
  • от нагревательных печей, кузнечных горнов, нагретых поверхностей
  • от продуктов сгорания (через отверстия и неплотности печи)
  • от электродвигателей
  • с открытой поверхности воды и с водяным паром
  • от солнечной радиации
  • от приборов отопления

Различные виды теплопоступлений вычисляются по различным формулам.

Например, формула для расчета тепловыделения от остывающего материала:

Формула для расчета тепловыделения от остывающего материала

Где:

Gмат количество остывающего материала

C средняя по температуре теплоемкость материала

t1,t2 начальная и конечная температура материала

Z — интервал времени, в течение которого принимается снижение температуры материала

Также как и для любых других помещений, для цехов вычисляются тепловые потери:

  • через ограждающие конструкции
  • на нагрев воздуха, поступающего через проемы — ворота, окна, двери
  • другие дополнительные теплопотери

Все имеющиеся в цехе теплопоступления суммируются, теплопотери также суммируются и используются при составлении теплового баланса:

∑Q = ∑Qпотери – ∑Qпост

По данным теплового баланса делаются выводы о том, сколько тепла необходимо подвести в помещение или наоборот, сколько необходимо удалить. Для оптимальных параметров микроклимата  баланс должен быть нулевым.

Расчет вентиляции с учетом влаговыделений

Поскольку многие технологические процессы проходят с испарением воды — например, с водных поверхностей, при кипении воды, при химических реакциях, из агрегатов в виде пара — влаговыделения в воздух необходимо вычислять и учитывать при проектировании вентиляции цеха. При помощи системы вентиляции влажный воздух можно удалить из помещения, компенсировав свежим приточным воздухом; также в вентиляционные каналы можно встроить канальные осушители и с их помощью решить проблему высокой влажности.

Вычисляют количество водяного пара, выделяющегося в помещении, после чего можно рассчитать необходимый воздухообмен:

Формула расчета воздухообмена

Где:

L — необходимый воздухообмен, 

W — количество водяного пара, выделяющегося в помещении, г/ч;

dyx — влагосодержание уходящего из помещения воздуха, г/кг при температуре и относительной влажности воздуха, определяется по диаграмме I—d;

dnp — влагосодержание приточного наружного воздуха, г/кг, определяется по диаграмме I—d

Однако при одновременном поступлении в помещении тепла и влаги расчет усложняется.

Расчет вентиляции с учетом паро и газовыделений

Часто в процессе производства в цехах выделяются вредные токсичные вещества — в виде паров, газов, аэрозолей или смесей этих агрегатных состояний. Задача вентиляции — разбавить эти вещества до предельно-допустимых концентраций (ПДК). ПДК определены в СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания". В данном документе установлено, какое количество вредных веществ может содержаться в воздухе, не нанося вреда человеку в определенный промежуток времени.

Воздухообмен по газовым выделениям в помещении рассчитывают по формуле:

 

L=K/(Kгдк–Kпр)

Где:

L — воздухообмен,

К – весовое количество газов, что выделяются в помещение;

Кгдк – предельно допустимая концентрация газов;

Кпр – концентрация газов в приточном воздухе.

В идеале, сколько и каких веществ выделяется в процессе производства должен знать инженер-технолог. Но на практике это часто не так, особенно на этапе проектирования объекта. Мы можем помочь в такой ситуации — рассчитать выделения химических веществ в воздух внутренней среды помещений исходя из предоставленных данных.

Расчеты выбросов в атмосферу при вентиляции цехов и промышленных зданий

Смесь вредных веществ, выбрасываемых из помещения требуется очищать. Порядок определения нормативов выбросов вредных веществ содержиться в Приказе Министертва природных ресурсов и экологии РФ от 6 июня 2017 г №273 об утверждении методов расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе. Расчет степени очистки производится по возможности рассеивания выбросов в атмосфере, с учетом региона строительства (климатических параметров наружного воздуха) , метода рассеивания (геометрических параметров рассеивающих устройств) и тд.

Кратность воздухообмена

Для обустройства вентиляции обязательно требуется вычислить кратность воздухообмена — интенсивность обмена воздуха, определяемая числом смены воздуха за единицу времени. Это значение, которой показывает, сколько раз в течение одного часа воздух в помещении полностью меняется на новый.

Кратность воздухообмена рассчитывается по формуле:

N = Q возд / V пом.

Где:

N или n — кратность (раз в час);

Q возд — нужное количество свежего воздуха в час, м³/ч;

V пом — объем помещения, м³;

Далее необходимо определить технические характеристики вентиляционных установок:

  • производительность вентиляторов;
  • давление вентиляторов (напор выводимого воздуха, Па);
  • частота вращения вентиляторов (количество оборотов в единицу времени, об/мин);
  • мощность нагревателя приточного воздуха
  • мощность охладителя приточного воздуха
  • размеры воздуховодов

Схемы вентиляции цеха

Представим наиболее распространенные схемы воздухообмена общеобменной вентиляции.

Схема воздухообмена “снизу вверх”: приток в нижней части помещения, вытяжка в верхней.

Схема воздухообмена “снизу вверх”

Когда и где применяют: при одновременном выделении тепла и пыли — термические цеха,горячие цеха, другие нетоксичные производства

Схема воздухообмена “сверху вниз”: приток расположен вверху, вытяжка расположены в нижней зоне помещения.

Схема воздухообмена "сверху вниз"

Когда и где применяют: токсичные производства, значительное выделение пыли и тепла — окрасочные цеха, литейные, сварочные.

Также в некоторых цехах можно использовать схемы: "сверху вверх" и "снизу вниз":

Схемы воздухообмена "снизу вниз" и "сверху вверх"

Выбор схемы воздухообмена зависит от конкретного цеха и его технологии — даже в цехах одной отрасли могут применяться разные схемы.

Особенности вентиляции цехов разного назначения

  • Вентиляция сварочного цехаВ сварочном цехе основная задача вентиляции — отведение пыли и газов, выделяющихся в процессе сварки и резки. Из вредностей может присутствовать окись азота, окись углерода, фтористых соединений. В сварочных цехах сочетают местную вытяжку на сварочных постах и общеобменную приточно-вытяжную — для ассимиляции теплопоступлений в помещении и разбавления неуловленных вредностей.Вентиляция деревообрабатывающего цеха
  • В горячих цехах основные тепловыделения исходит от печей, варочных аппаратов, остывающей продукции, нагретых поверхностей. Также присутствуют влаговыделения, пыль, жир, запахи. Вытяжные системы предназначены локализации и улавливания кухонных выделений — связанных с разделкой и приготовлением продуктов питания, мытьем посуды.  Воздух, удаляемый местными отсосами и вентилируемыми потолками, должен очищаться от частиц жира до попадания в вытяжные воздуховоды. Нагрев приточного можно реализовать при помощи рекуперации, рециркуляции (при условии очистки вытяжного воздуха), также можно совместить систему вентиляции и отопления.

  • В цехах деревообработки вредности представлены опилками, стружкой, древесной пылью, парами растворителей, разбавителей, клея.Тепловыделения поступают в виде конвективной теплоты от прессов, сушильных камер, пропарочных камер. Вентиляция чаще всего совмещенная: напольные и подпольные местные отсосы отводят древесную пыль от станков, приточный воздух рассредоточено подается по перфорированным воздуховодам и другим воздухораспределительным устройствам в верхнюю часть помещения. 

  • Гальванический цех — цех, в котором детали и изделия покрывают тонким слоем металла путем электролиза. Здесь выделяются такие вредности как цианистые соли, хромовая и азотная кислота. От ванн, в которых проходят основные процессы, организуют местные отсосы. В самостоятельные вытяжные установки объединяются  отсосы от ванн с органическими растворителями, цианистыми процессами,  процессами никелирования и хромирования. Приточная вентиляция рассчитывается на полную компенсацию удаляемого воздуха. 
    Вентиляция в литейном цехе
  • В литейных цехах наибольшая проблему представляют теплопоступления. Также выделяются аммиак, сернистый газ, окись углерода, пыль. Местная вытяжная вентиляция в литейных цехах требуется повсеместно, также необходима вытяжная общеобменная. Необходимо обеспечить душирование приточным воздухом рабочих мест — для обеспечения оптимальных условий труда персонала. Выделяемое в ходе технологического процесса тепло можно использовать как для подогрева приточного воздуха, так и для отопления — поэтому систему вентиляции часто совмещают с системой обогрева.

  • Вентиляция окрасочного цеха направлена на ассимиляцию вредностей, выделяющихся из лаков, красок, растворителей — от формальдегида, свинца, фенола до бензола, спиртов, аммиака, ацетона. Необходимо бороться с повышенной запыленностью и загазованностью воздуха рабочей зоны, высокой температурой в зонах сушки и полимеризации. Для цехов окраски больше всего подходит система вертикальной подачи воздуха: приток воздуха производится через потолок или в в верхней части стен, а отвод воздуха внизу, на уровне пола.

Система вентиляции цеха от компании Энергомир

Мы помогаем организовать вентиляцию в производственных цехах. У нас можно заказать:

  • Расчет вентиляции цеха
  • Проект вентсистемы 
  • Разработку принципиальной схемы воздухообмена
  • Подбор и поставку оборудования

Про нас

Мы занимаемся проектированием вентиляции и отопления более 12 лет. Огромный опыт подбора, установки и наладки оборудования, а также профильное образование наших инженеров вкупе с постоянным повышением квалификации позволяет успешно работать с самыми специфичными объектами.

Мы используем проверенные системы расчета и подбора техники. Устройства подбираются индивидуально под каждый объект в зависимости от технических условий и пожеланий заказчика. Для поставки доступно современное оборудование, отвечающее высоким стандартам качества и безопасности. 

Основы нашего подхода к работе:

  • Рациональность. Если вы не знаете, какой агрегат будет экономичнее и эффективнее в долгосрочной перспективе, мы учтем все факторы, влияющие на это — специфику производства, географическое расположение, доступность тех или иных видов топлива для конкретного объекта и его расход, изнашиваемость оборудования — и исходя из этих данных посоветуем наиболее разумный вариант.
  • Честность. Мы честно говорим, если то или иное оборудование не подходит под ваши задачи или если есть более рациональный вариант. Мы не руководствуемся принципом “лишь бы продать”. О минусах и нюансах техники, если такие присутствуют, предупреждаем. 
  • Ответственность. Для подбора мы делаем точные расчеты, за которые отвечаем. Если для точного расчета по какой-то причине недостаточно данных — предупреждаем заказчика и подбираем агрегат так, чтоб его мощности хватало с запасом.

 

Теги:
отрасли
Вверх