Подавляющее большинство промышленных зданий для нормального функционирования протекающих там производственных процессов требует постоянного воздухообмена на своих отделениях и участках. Своевременное удаление загрязнённого воздуха с одновременной подачей очищенного – основная задача систем промышленной вентиляции (иногда используют также термин «аэрация»).
Разновидности систем промышленной вентиляции
Выделяют следующие классификационные признаки систем вентилирования:
- По принципу осуществления воздухообмена различают естественную вентиляцию, при которой воздухообмен происходит через специальные проёмы в строительных элементах конструкций и искусственную, для которой требуется установка механических узлов – вентиляторов, а также специальной системы воздуховодов;
- По степени регулируемости основных параметров воздушной среды различают обычную вентиляцию (которая управляет степенью чистоты и температуры воздуха) и кондиционирование воздуха, в результате которого изменяется также и его относительная влажность. Кондиционирование – весьма дорогая аэрационная система, и потому применяется в основном для производств со строго заданными характеристиками микроклимата.
Естественная вентиляция
Такая разновидность промышленной вентиляции предусматривается для небольших производств, где отсутствуют вредные выделения паров или газов. Естественный воздухообмен в этом случае происходит вследствие разности в давлениях и температурах внешнего и внутреннего воздуха, а также за счёт действия ветра (см. рис. 1).
Способы воздухообмена при этом могут быть следующими:
1. Инфильтрацией – проникновением воздуха извне через щели и неплотности в ограждающих конструкциях, а также из-за наличия пор в материале, из которого эти конструкции выполнены. Воздухообмен при этом незначительный, однако для производств без резких контрастов температур и влажности воздуха между участками этого бывает достаточно.
2. Неорганизованной аэрацией с применением окон, фрамуг, ворот и других периодически открываемых и закрываемых проёмов.
3. Организованной аэрацией, при которой воздухообмен может регулироваться как по объёму, так и по физическим параметрам воздуха – температуре и скорости его перемещения внутри помещений. Это достигается специальными отверстиями, обеспечивающими приток и вытяжку воздуха в требуемых количествах. Расположение, общую площадь и количество таких отверстий выясняют расчётом, поэтому обустройство естественной вентиляции происходит ещё на стадии строительства промышленного здания.
Организованная аэрация позволяет удалять из атмосферы производственных участков вредные газы и аэрозоли, а также избыточную влагу и тепло. Применяется она преимущественно в горячих цехах (мартеновских, горячештамповочных, термических).
Аэрационные отверстия должны проектироваться в строго определённых местах. Нагретый воздух является более лёгким, поэтому вытяжные отверстия находятся в верхней части здания. В то же время холодный – более тяжёлый – воздух входит в помещение через приточные отверстия, размещаемые внизу.
Принципиальная схема естественной вентиляции представлена на рис.1.
Искусственная вентиляция
Проектирование промышленной вентиляции во многих случаях считается более оправданным. Несмотря на существенные эксплуатационные затраты, связанные с расходом электроэнергии на работу элементов таких систем, увеличение трудоёмкости монтажных работ, затрат на техническое обслуживание и т.д. – только принудительная вентиляция обеспечивает заданные параметры химического состава, температуры и влажности воздуха внутри промышленных зданий.
Рисунок 1 – Схема входных и выходных воздушных потоков при естественной вентиляции производственного здания
В число основных составляющих системы искусственной вентиляции входят:
- Вентиляторы – машины, обеспечивающие приём и перемещение воздуха с определёнными значениями скорости и давления.
- Воздуховоды – внутренние каналы, по которым производится перемещение воздушных потоков в определённые зоны здания.
- Фильтры – агрегаты, выполняющие механическую и химическую очистку воздуха от вредных примесей.
- Дефлекторы – устройства, при помощи которых происходит вытяжка воздуха во внешнюю атмосферу.
- Агрегаты для изменения температуры внутреннего воздуха – калориферы, воздушные/тепловые завесы, рекуператоры.
- Системы управления вентиляционными установками.
При искусственной вентиляции направление воздушных потоков тёплого (красные стрелки) и холодного (синие стрелки) воздуха, может иметь вид, представленный на рис.2. Исходной является окончательная схема размещения производственных участков. Виды её промышленной вентиляции могут быть следующими:
- Приточная.
- Вытяжная.
- Приточно-вытяжная.
В первом случае обеспечивается подача свежего воздуха и замещение им отработанного воздуха вследствие разности давлений. Промышленная вытяжная вентиляция предусматривает удаление загрязнённого воздуха из производственных помещений и поступление туда свежего воздуха из-за создаваемого при этом разрежения. Наиболее затратной, но, в то же время – и самой эффективной, считается приточно-вытяжная или комбинированная вентиляция.
Проектирование промышленной вентиляции производится с учётом требующейся интенсивности воздухообмена, площади, подлежащей вентилированию и природно-климатических условий возведённого здания. Последовательно выполняются:
Рисунок 2 – Схема принудительной вентиляции производственного здания
- Расчёт кратности воздухообмена, который представляет собой обновляемый объём воздуха, необходимый для нормального функционирования производственных процессов;
- Определение количества и площади поперечного сечения воздуховодов;
- Мощность вентиляционных установок;
- Опционально: расчёт количества и мощности местных вентиляционных систем – бортовых отсосов, вытяжных зонтов, шкафов и т.д.
Прокладка систем промышленной вентиляции
Монтаж промышленной вентиляции в соответствии с требованиями СНиП 3.05.01-85 подразумевает:
- Определение оптимальной конфигурации воздуховодов: при большом количестве колен и изгибов резко возрастают динамические потери воздушного потока, что приводит к непроизводительному росту мощности вентиляционных установок.
- Использование рациональных материалов воздуховодов: например, на пожароопасных участках, а также в зонах повышенных температур воздуха используют оцинкованную сталь, при резких изгибах трассы – гофрированный металл, при незначительных перепадах температур – металлопластиковые трубы.
- Оптимизация мест установки воздухораспределителей, которые не должны размещаться непосредственно над технологическим оборудованием и на безопасных расстояниях от мест постоянного пребывания производственного персонала.
- Обеспечение минимального уровня шума от работающих вентиляционных установок, а также их надлежащей противопожарной безопасности.
- Возможность регулярного и удобного регламентного обслуживания всех элементов системы вентиляции.
