Естественная вентиляция: описание, задачи и разновидности

Роль кратности в зданиях промышленного назначения

Точно подобранный коэффициент кратности позволяет произвести точный расчет воздухообмена в помещениях производства. Правильное обеспечение воздухообмена является одним из главных факторов, влияющих на качественный монтаж оборудования, включающего в себя вентиляционное обеспечение.

Показатели воздухообмена по кратности применяются с целью повышения точности определения количества выделяемого тепла. Воздух необходимого объема, выделяемый в цех производственного объекта, позволяет обеспечить условия труда, отвечающие нормам санитарии, и предотвратить перегрев оборудования.

Требования к системе вентиляции на производстве

Регулируются системы специальными санитарными нормами, которые раскрыты в СНиП «Вентилирование специальных и производственных зданий». Основные положения, которые следует выделить:

1. Монтаж в промышленных местах должен производиться в любом производстве, невзирая на количество работников и загрязненность. Необходимо это в целях безопасности при возникновении аварии или пожара для возможности очистки требуемого места
2. Сама система не должна стать причиной загрязнения. В новых технологиях это исключено. Требования применимо к более старым, требующим замены устройствам
3. Шум вентиляционной установки должен соответствовать нормам и не усиливать шум от производства
4. С преобладанием загрязнения воздушной среды, количество вытягиваемого воздуха должно быть больше приточного. Если место чистое, то ситуация должна быть противоположная, приток больше, а вытяжка меньше. Необходимо это для избегания попадания загрязненного воздушного потока в находящиеся рядом с этими местами. В большинстве остальных случаев необходимо соблюдать баланс притока и удаления воздушной среды
5. Согласно нормам, не меньше 30 м3/ч на одного человека свежего воздуха, при увеличенных площадях производственных местах, количество чистого подаваемого воздуха следует увеличивать
6. Количество входящего чистого воздуха на человека должно быть в достаточном объёме. Расчетами устанавливается скорость подачи воздушного потока и его масса. В учет берутся следующие факторы: влажность, избыточное количество тепла и загрязненность среды. В случае, если наблюдаются несколько или все вышеперечисленные факторы, то рассчитывается количество притока по превосходящей величине.
7. Устройство и вид системы на каждом производстве регулируются СНиП. Можно установить любую систему, если проектирование произведено с соблюдением законов и норм

Особенности расчетов и устройства вентиляции в цехах различного назначения

Проектирование вентиляции цеха  — сложная инженерная задача, для решения которой необходимо выполнить тщательные расчеты, которые в значительной степени зависят от его назначения. Производственная вентиляция должна удалять все вредности, включая горячий воздух, взрывоопасные примеси и ядовитые выделения, пары воды — все, что выделяется в процессе производства продукцией, оборудованием и персоналом.

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

По излишкам тепла:

                Q = Q_u + (3,6V — cQu * (Tz — Tp) / c * (T₁ — T_p), где

Q_u (м3) — объем, который отводится местным отсосом,

V (Ватт) — кол-во теплоты, которое выделяет продукция или оборудование,

с (кДж)-показатель теплоемкости = 1,2 кДж (справочные данные),

T_z (°С) — t загрязненного воздуха, отводимого от рабочего места,

Т_р (°С) — t приточных воздушных масс,

Т₁ — 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

М (мг*час) — масса токсичных веществ, выделяемых за один час,

K_m(мг/м3) — содержание токсичных вещ-в в воздухе, отводимых местными системами,

К_р (мг/м3) — кол-во отравляющих вещ-в в приточных воздушных массах,

K_u(мг/м3) — содержание токсичных вещ-в в воздухе, отводимое общеобменными системами.   

По излишкам влаги:

Q = Q_u + (W — 1,2 (O_m-O_p) / (O1-Op)), где

W (мг*час) – кол-во влаги, которое попадает в помещение цеха за 1 час,

O_m (грамм*кг) — объем пара, отводимый локальными системами,

О_р (грамм*кг) — показатель влажности приточного воздуха.,

О₁ (грамм*кг) — кол-во 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, 60 м3 — в непроветриваемом).

Расчет вытяжной вентиляции цеха

Определить кол-во вытяжного воздуха можно по следующей формуле:

L=3600*V *S, где

 L (м3) — расход воздуха,

V — скорость воздушного потока в вытяжном устройстве,

Характеристика вытяжной вентиляции

Вытяжная система — противоположность приточной. Ее задача — вывести загрязненный воздух из помещения. Существуют целостный и собирательный типы.

Строение и принцип работы

Вентиляция эвакуационного типа пользуется популярностью для обустройства квартир. Обеспечивает вывод отработанного или подогретого воздуха. Вытяжные решетки или клапаны для вентиляции размещаются обычно в верхней части помещения. Свежий воздух поступает через специальные разъемы непосредственно из внешней среды или через соседние помещения.

Система может размещаться на определенном расстоянии или полностью блокировать источник загрязнения. Если можно ограничить точку выделения токсичных веществ, тогда эффективной будет местная вентиляция, а если нет — общая.

Здесь ключевое место занимает вентилятор. Именно его мощность и определяет эффективность работы всей системы. Существуют вытяжные приборы низкого (скорость потока воздуха до 50 м/с), среднего — до 80 м/с и высокого давления (до 200 м/с).

Основные элементы этого типа вентиляции следующие:

1. Вытяжные шкафы. Отличаются наибольшей действенностью. Убирают чрезмерно влажный и теплый воздух, тяжелые газы и пыль.
2. Отсосы. Устраняют максимальное количество вредных веществ, забирая минимум воздуха. Не мешают работнику выполнять обязанности.
3. Вытяжные зонты. Предназначены для вывода веществ, которые поднимаются вверх. Есть типы, работа которых базируется на естественной или вынужденной тяге.
4. Вытяжные панели. Эффективны для вывода пыли и горячих вредных газов. Актуальны для рабочих мест, где происходит сварка деталей.
5. Бортовые отсосы. Используется при работе с большими или габаритными объектами, которые держатся вертикально с помощью металлических шнуров или других средств. Имеют небольшой диаметр (меньше 100 мм) и располагаются в стороне от объекта работы.

Вытяжная система предназначена прежде всего для эвакуации отработанного воздуха. Учитывая указанные выше конструктивные элементы, они эффективны для местной вентиляции.

Нюансы использования системы

Этот тип вытяжной вентиляции подходит для помещений с небольшим уровнем концентрации вредных веществ. При этом последние могут поступать на различных уровнях, целостным и отдельными потоками.

Целостный тип менее шумный в работе благодаря особенности конструкции, в частности, корпуса

Эта система актуальна для складов, супермаркетов, спортивных объектов, оздоровительных учреждений и жилых помещений. Используется в производственных помещениях, где нельзя избежать выделения токсичных веществ. Оптимально сочетается с естественной и приточной вентиляцией. Может действовать как локально, так и обеспечивать общий вывод отработанных масс.

При выборе нужно проанализировать особенности выходящего воздуха. Если последний содержит много агрессивных веществ, тогда целесообразно остановится на варианте с антикоррозийным покрытием.

4 Характеристика вытяжной вентиляции

Вытяжная система имеет обратный от приточной принцип работы. Она необходима для забора грязного воздуха и выведения его из помещения. Такую вентиляцию зачастую применяют в квартирах. Приток свежего воздуха осуществляется через другие помещения или же из внешней среды. Решётки обычно располагаются в верхней части.

Эту систему устанавливают непосредственно над источником загрязнения или на небольшом расстоянии от него. Если есть возможность полного блокирования точки, выделяющей токсические вещества, то обычно используют вентиляцию местного типа.

Главным элементом является вентилятор. Эффективность системы обуславливает его мощность. Основные составляющие конструкции:

1. 1. Вытяжные шкафы. Они наиболее эффективны. Способны убрать из помещения пыль, горячий и влажный воздух.
2. 2. Отсосы. Необходимы для устранения опасных веществ. При этом они проводят забор минимального количества воздуха.
3. 3. Вытяжные зоны.
4. 4. Панели. Убирают пыль и нагретые газы. Подходят для участков цеха, где производятся сварочные работы.
5. 5. Бортовые отсосы. Необходимы для больших объектов.

Вытяжки используют для того, чтобы убрать отработанный воздух из промышленного помещения или жилой комнаты. Наибольшую эффективность имеет местный тип системы. Покупая такой вид, необходимо учитывать особенности отработанного воздуха. Если в нём есть большое количество агрессивных веществ, то следует брать оборудование, которое имеет антикоррозийный слой.

Плюсы и минусы естественной вентиляции

Главным плюсом естественной вентиляции является то, что на её установку не требуется больших финансовых затрат.

Однажды смонтированная система воздухоотвода не требует частого технического обслуживания.

Она работает столько, сколько стоит дом. Конструкция такого вида вентиляции проста и редко приводит к каким-либо осложнениям или авариям. Внутри системы нет никаких электрических устройств, повышающих шумовой фон. Движение воздуха происходит естественным образом, без механического нагнетания. К плюсам можно отнести хорошую совместимость естественной вентиляции с другими способами вентилирования. Чаще всего именно комбинирование естественной и принудительной систем вентиляции даёт оптимальные результаты.

Минусы системы естественной вентиляции:

1. Нет возможности регулировать скорость истечения воздуха. Это может привести к тому, что внутри будет застаиваться влага и сырость, приводящая к возникновению плесени и грибка.
2. Через приточные каналы внутрь беспрепятственно проникают пыль и насекомые. Это понижает комфортность и вынуждает к более частым уборкам в помещении. Частично это можно компенсировать установкой противомоскитных сеток, но следует учитывать, что при этом снижается и проходимость чистого воздуха.
3. Высоки потери тепла в холодное время года. Некоторые специалисты утверждают, что цифра может доходить до 40%.
4. Зависимость от погодных условий. Чем выше температура воздуха снаружи дома, тем менее эффективна вентиляция.

Рекомендации по энергосбережению

• Подача приточного воздуха должна выполняться в рабочие зоны с обязательным повышением перепадов температур путем увеличения самой температуры вытяжного воздуха.
• Избыток тепла должен поглощаться путем регулирования охлаждающих устройств, установленных на производстве.
• Места на производстве, где происходит выделение загрязнений любого характера, должны оборудоваться специальными устройствами для улавливания этих загрязнений.
• Применение установок утилизации позволяет нагревать приточный наружный воздух.
• Холод наружного воздуха может охлаждать технологическое оборудование.
• Специфическое оборудование, которое требует определенных параметров воздуха, нужно определять в локальные системы специального типа.

Виды промышленных вентиляционных систем

Существует несколько видов промышленных систем вентиляции:

1. Общеобменные – это системы, которые используются для всего помещения.
2. Местные системы вентиляции используются для определенной зоны.
3. Локальные системы используются для удаления загрязнений и вредных веществ, паров и газов, в местах их выделения.

Кроме того, существуют еще такие виды вентиляции как: аварийная, которая сопровождает определенные технологические операции.

Для естественной вентиляции побудителем движения воздушных масс является ветер или гравитация, а для механической, используются различные устройства: вентиляторы и.т.д. При естественной вентиляции производственного помещения используются воздушные потоки, самопроизвольно проникающие через различные отверстия, неплотности в окнах и дверях. Вытяжка их происходит посредством вытяжных воздуховодов. Производительность этого типа очень зависит от разницы температур в помещении и воздуха на улице, перепада давления, скорости и направления ветра. В качестве вспомогательных устройств естественной вентиляции иногда используются дефлекторы, а для лучшего воздухообмена и смешивания воздушных потоков, в производственных цехах очень часто используется эффект аэрации.

При механической системе вентиляции, воздухообмен осуществляется по воздуховодам или каналам, . В зависимости от направления воздушного потока механическая вентиляция может быть приточной и вытяжной. Промышленная вытяжная вентиляция устраивается в верхней части помещения, а приточная — на высоте 1,5-1,8м от пола.

В некоторых случаях применяется смешанный тип вентиляции, в связи с большим объемом удаляемого воздуха через естественные вытяжные отверстия, возникает потребность в использовании принудительной промышленной приточной вентиляции.

Кроме естественной и механической вентиляции, на некоторых предприятиях стали применять третий тип – комбинированную систему. Это происходит в том случае, если ни один из видов вентиляции по отдельности не может создать эффективного воздухообмена. Например: в покрасочном цеху, наряду с , внедряют еще и локальную, которая устанавливается в места выделения вредных веществ, и предотвращает перемешивание воздушных потоков, тем самым повышая эффективность вентиляции при минимальном воздухообороте.

Нормы воздухообмена помещений производства

Так как здания промназначения по ряду факторов отличаются от зданий, в которых проживают люди, расчет воздухообменных процессов производится с учетом следующих параметров:

• количество персонала;
• число электроприборов;
• климатических условий;
• мощность естественной вентиляции;
• предназначение помещения;
• тепловыделяющие факторы;
• наличие примесей пыли и вредных веществ;
• химическое воздействие.

Нормы обмена воздухом закреплены в отраслевых стандартах предприятия, правилах техники безопасности. К зданиям промышленного назначения применяется СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003. Отопления, вентиляция и кондиционирование воздуха». Этими правилами руководствуются, осуществляя проектирование. Для соблюдения норм санитарии необходимо поступление воздушного притока приблизительно 30 м³/час на одного работающего человека, если объем вентилируемого помещения меньше 20 кубических метров. В случае отсутствия естественной вентиляции воздушный приток должен составлять 60-65 м³.

Проветривание проводится с целью обеспечения хорошего самочувствия сотрудников, снижения утомляемости и позволяет избавиться от большого количества накопившегося углекислого газа и токсичных паров. Не существует специальных требований к проветриванию производства. Однако в условиях больших площадей производственных цехов функцию проветривания выполняют непрерывно включенная система воздухооборота.

Нормативные документы и расчет воздухооборота

Кратность обмена воздуха в здании регулируется СТО, СНиПами и правилами ТБ, применимыми для конкретного предприятия. Требования к гигиене и санитарии в помещениях производства регулируются СанПиН 2.2.4.548-96.

Методические указания для расчета воздухооборота.

Обмен воздушными массами рассчитывается следующим образом:

где L- объем поступающего воздуха м³/ч;
n- число, указывающее кратность воздушного обмена;
S – площадь объекта, м²;
H- высота объекта, м.

Естественные условия вентиляции увеличивают количественное число показателя кратности до 3-4 раз в час. С целью повышения этого параметра используют механическую вентиляцию.

Расчетные параметры вытяжной вентиляции помещений производства определяются по следующей формуле:

А=а+0,8z, B=b+0,8z

В случае наличия круглых откосов D=d+0,8z

где а×b – габариты источника выброса, d – диаметр.
Ʋв – скорость перемещения воздуха там, где происходит его выделение;
Ʋз – скорость всасывания в районе зонта;
z – высота установки.

Цеха производства

Места рабочих в цехах часто попадают под воздействие тепловой энергии и вредных веществ. Нормы воздушного обмена для производственных цехов определены СНиП 41-01-2003.

Расчетные значения цеховой вентиляции вычисляются следующим образом:

где L- расход воздуха, м³;
V- скорость воздушного потока в устройстве, м/с;
S- площадь, определяемая проемом установленной вытяжки, м².

Значения воздухооборота в помещениях производства зависят от:

1. площади и формы цеха;
2. количества персонала;
3. интенсивности физической нагрузки людей;
4. технологии производства;
5. тепловых потерь оборудования;
6. повышенной влажности в цеху.

Выбросы пыли и вредных веществ

В зависимости от направленности работ, осуществляемых производственными цехами, вредные выбросы бывают в виде паров химических веществ, механической пыли, тепловых выбросов.

Вытяжные устройства могут иметь различную мощность и схему работы. В случае возникновения аварии и внезапного выброса повышенного количества отравляющих паров и газов в помещениях производства должна быть смонтирована дополнительная вентиляция с вытяжкой, обеспечивающая обмен, превышающий общую вентиляцию в десять раз.

Включение вентиляционного оборудования, установленного на случай аварии, должно производиться как снаружи, так и во внутренней части здания, и за небольшой промежуток времени уменьшать концентрацию ядовитых газов и удалять вредные отходы в виде пара на местах работы.

Вентиляция складских комплексов

Вентиляционное обеспечение складов обеспечивает сохранность, хранящейся там продукции от воздействия вредных факторов. В помещениях складских комплексов присутствуют выделения пыли, тепла. Если там хранятся опасные вещества могут присутствовать вредные выделения газа.

Нормы вентиляции для помещений, в которых располагаются склады регулируются СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

Вытяжные конструкции монтируются в самых грязных местах складских зданий.

Показатель кратности воздухообмена определяется следующим образом:

где A(м³/ч)-воздушный объем, выделяемый в складском помещении в течение одного часа;
V(м³ )- объем складского помещения

Считаем расход по выделениям тепла

Избытки тепла (кДж/ч), выводимые из складского помещения вычисляются по следующей формуле:

где Q_n- тепловая энергия, выделяемая в помещение от оборудования и работающих людей, кДж/ч.;
Qотд. – выделение тепла в окружающую среду, кДж/ч.

При условии имеющихся теплоизбытков, расчет количественного параметра воздуха (в м³/ч), необходимых для удаления за 1 час, рассчитывается по формуле:

где С – теплоемкость воздушных масс, С=1, кДж/кг;
ΔT – разница между температурными значениями поступающего и удаляемого воздуха, К;
γпр – плотность приточного воздуха, γпр=1,29 кг/м³.

При наличии опасных газов или пыли расчет L производится отдельно для каждого случая.

Расчетная величина кратности по выделениям теплоты вычисляется следующим образом:

Избытки водяных паров

Воздушные массы, содержащие большую концентрацию водных паров, отрицательно воздействует на состояние человека. Показатель относительной влажности, обеспечивающий комфортное пребывание человека в помещении, составляет 40-60%.

Избытки водяных паров удаляют установкой дополнительных щелевых отсосов. Они способны удалять воздух, насыщенный водяными парами, в объеме 300-500 м³/ч.

Нормы воздухообмена в чистых помещениях

С развитием новейших технологий потребность в чистых производственных помещениях выросла. В промышленности применяются все более дорогостоящие и сложные материалы.

В данных условиях цена ошибки при производстве современной продукции из-за несоответствия промышленной среды и оборудования рабочих мест очень высока.

В операционной комнате достичь стерильной атмосферы можно одним способом – выталкивание внутренних воздушных масс притоком свежего кондиционированного воздуха

Во всем мире общепризнанным документом, устанавливающим нормы вентиляции чистых помещений,  проектирования, строительства, оснащения и аттестации, а также делящим их на особые классы чистоты является  серия стандартов ISO 14644,имеющая общее название «Чистые помещения и связанные с ними контролирующие среды», разработанная Международной организацией по стандартизации (ISO).

В эту категорию нормативов входит 9 регулирующих документов.

Нормативы ISO 14644 «Чистые зоны и связанные с ними контролируемые среды».

№ документа	Краткое название
ISO 14644-1	Классификатор чистоты воздушных масс
ISO 14644-2	Нормы контроля и мониторинга для подтверждения соответствия ISO 14644-1
ISO 14644-3	Способы тестирования
ISO 14644-4	Проектировка, строительный процесс, ввод в действие
ISO 14644-5	Обслуживание
ISO 14644-6	Определения и термины
ISO 14644-7	Изолирующие конструкции (боксы, укрытия с очищенным воздухом и т.д.)
ISO 14644-8	Классификатор молекулярных загрязнений воздушных масс
ISO 14644-9	Классификатор чистоты поверхностей по концентрации частиц

В России используется утвержденная подборка стандартов ГОСТ Р ИСО 14644, которая представляет собой перевод международного норматива ISO 14644 «Чистые помещения и связанные с ним контролируемые среды».

Документация, регламентирующая российские стандарты разработана Техническим комитетом по стандартизации ТК 184 «Обеспечение промышленной чистоты» и общественным учреждением Ассоциацией инженеров по контролю микрозагрязнений (АСИНКОМ).

В зависимости от класса чистоты промышленного помещения и проводимых в нем технических процессов, предъявляются разные нормы к оснащению и оборудованию воздухообмена.

Существует 9 классов помещений, в которых допускается определенная концентрация пыли и микроорганизмов в воздухе согласно нормам ГОСТ ИСО 14644-1-2000.

Таблица пределов максимальной концентрации частиц в помещениях в соответствии с классами чистоты принятых Международной организацией по стандартизации ISO

Системы подготовки вентиляционного воздуха должны обеспечивать его чистоту по числу аэрозольных частиц и, в случае необходимости, наличию микроорганизмов в чистых зонах соответственно требованиям  ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля качества лекарственных средств».

Кроме того, они должны поддерживать перепад давления по отношению к окружающим помещениям более низкого класса чистоты.

Вентиляция рабочих мест сварочного производства

Вентиляция в сварочном производстве призвана особенно качественно и тщательно очищать воздушные массы от вредных примесей, так как сварочные работы относятся к наиболее вредному для здоровья человека виду работ, в процесс сварки непременно образуются окиси азота, углерода, фтора и много других различных химических соединений.

Вид и организационный тип вентиляции такого цеха зависит, прежде всего, от габаритов и мощности выпуска сварочно-соединяемых изделий.

Если мощность сварочного цеха невелика, а объемы выпускаемой продукции также незначительны, то на сварочном рабочем месте можно организовать вентиляцию местного назначения.

Производственное вентилирование уже давно перестало быть простой производственной необходимостью. В различных производствах современных направлений (мощностей и объемов) вентиляция стала выступать в роли наиважнейшего инженерного комплекса, потому как правильная организация и последующее выполнение мероприятий по оснащению производства вентиляционными системами способствует созданию здорового микроклимата в цехах и на участках производства. А значит, и дает возможность качественного выполнения технологических процессов, направленная на соблюдение основных положений по технике безопасности, в также способствует правильной организации каждого рабочего места, а главное, исключает нанесение вреда здоровья работнику, задействованному в производстве.

Выводы и полезное видео по теме

Видео познакомит с основными требованиями газовых служб к вентиляционному оборудованию котельных на территории РФ:

Установка вытяжного оборудования требует точности. Но нужно понимать, что для каждой газовой службы характерна своя трактовка норм, стандартов и законов.

Источники

• https://dantex.ru/articles/promyshlennaya-sistema-ventilyatsii/
• https://TopVentilyaciya.ru/ventilyaciya/promyshlennaya.html
• https://hiconix.ru/publications/articles/podrobnyy-gayd-o-promyshlennoy-ventilyatsii/
• http://ProVozdyx.ru/promyshlennaya/ventilyaciya-promyshlennyx-zdanij
• https://otivent.com/ventiljacija-proizvodstvennyh-pomeshhenij
• https://vent-vozduh.ru/proizvodstvo/ventilyatsiya-proizvodstva.html
• https://sovet-ingenera.com/vent/raschety/trebovaniya-k-ventilyatsii-gazovoy-kotelnoy.html

Выводы и полезное видео по теме

Как бороться с тяжелой атмосферой в помещении:

Мы рассмотрели обязательные и допустимые параметры микроклимата в некоторых категориях зданий, а также в каких помещениях должна быть, и какая именно, вентиляция. Как видите, в большинстве случаев они отличаются. Единое требование — где-бы не находились, они должны соответствовать действующим нормативам. Соблюдение норм — гарантия безопасности жизни и здоровья людей.

Разумеется, мы дали вам лишь общие представления, озвучить в одной статье по каждому пункту все точные требования невозможно. Тем более, что они зачастую индивидуальны по габаритам зданий, их геометрии, расположению залов и так далее. Если вам нужно разработать качественную вентиляцию или кондиционирование, следует обращаться в опытные фирмы с лицензией, также как и для того, чтобы доказать, что ваши права на комфортный микроклимат в каком-либо случае нарушаются.

А вы сталкивались с проблемами микроклимата? Или может быть проектировали систему воздухообмена? Делитесь своим опытом и задавайте интересующие вас вопросы в комментариях.