Промышленная вентиляция это

Что такое промышленная вентиляция

Промышленная вентиляция представляет собой систему технических средств и инженерных решений для управления воздушной средой в цехах, складах и других производственных объектах. Система отвечает за поддержание нормативных параметров микроклимата — температуры, влажности, скорости движения воздуха и концентрации вредных веществ.

В производственных помещениях воздух загрязняется токсичными газами, парами, аэрозолями и пылью от технологических процессов. Задача вентиляции — разбавить эти вещества до предельно допустимых концентраций (ПДК) или полностью удалить их из рабочей зоны. ПДК устанавливаются санитарными нормами СанПиН 1.2.3685-21 и определяют безопасный уровень вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Виды промышленной вентиляции

По способу перемещения воздуха

Естественная вентиляция функционирует за счет разности температур и давлений воздуха внутри и снаружи здания. Воздухообмен происходит через окна, двери, вентиляционные шахты и специальные конструкции — аэрационные фонари. Применяется на небольших производствах без значительных вредных выделений, в литейных цехах с большими тепловыделениями, на складах и в помещениях механической обработки.

Организованная естественная вентиляция называется аэрацией. Она использует специальные проемы в стенах и кровле с регулируемыми заслонками. В многопролетных цехах шириной более 100 метров устанавливают незадуваемые фонари Батурина с отдельными каналами для притока и вытяжки. Зимой аэрация может вызывать переохлаждение рабочей зоны, поэтому требуется дополнительный подогрев приточного воздуха.

Механическая вентиляция обеспечивает принудительное перемещение воздуха с помощью вентиляторов и электродвигателей. Этот тип обязателен для производств с выделением токсичных веществ, пыли, высоких температур. Механические системы позволяют точно регулировать параметры воздуха — очищать, нагревать, охлаждать, увлажнять или осушать его перед подачей в помещение.

По назначению

Приточная вентиляция нагнетает свежий воздух в производственное помещение. Система включает воздухозаборное устройство, фильтры очистки, калориферы для нагрева в холодный период, вентиляторы и сеть воздуховодов. Приточный воздух подается в рабочую зону с расчетной скоростью и температурой, компенсируя объем удаляемого воздуха.

Вытяжная вентиляция удаляет загрязненный воздух из помещения. Вентиляторы устанавливаются на кровле здания или на отдельных фундаментах с выводом воздуховода выше конька крыши. Перед выбросом в атмосферу воздух проходит очистку в фильтрах, циклонах или скрубберах для соблюдения экологических норм. Эффективность очистки рассчитывается как отношение разности концентраций загрязнений до и после фильтра к начальной концентрации.

Приточно-вытяжная вентиляция — наиболее распространенный вариант для промышленных цехов. Система обеспечивает баланс между притоком и удалением воздуха. Современные установки оснащаются рекуператорами тепла, которые используют энергию удаляемого воздуха для подогрева приточного, что снижает энергозатраты на 40-60 процентов в холодный период.

По зоне обслуживания

Местные отсосы в промышленной вентиляции

Местные отсосы — это устройства для улавливания и удаления вредных выделений непосредственно в месте их образования, не допуская распространения по помещению. Эффективность местной вытяжки значительно выше общеобменной, так как удаляется высококонцентрированный поток загрязнений при меньшем расходе воздуха.

Виды местных отсосов

Закрытые отсосы: Вытяжные шкафы и полные укрытия оборудования. Источник вредных веделений полностью изолирован, что обеспечивает максимальную степень локализации. Применяются в химических лабораториях, при работе с особо опасными веществами, для укрытия дробилок и элеваторов. Вытяжные шкафы оснащаются нижним отсосом для удаления тяжелых газов и пыли, верхним — для легких паров, или комбинированным для универсального применения.

Полуоткрытые отсосы: Вытяжные зонты и укрытия с рабочими проемами. Зонты размещают над тепловым оборудованием — плитами, печами, ваннами. Конструкция представляет собой пирамиду или конус, улавливающий восходящий поток нагретого воздуха с примесями. Для эффективной работы зонт должен перекрывать источник выделений с запасом 150-200 миллиметров по периметру. Зонты оборудуются жироуловителями на предприятиях общественного питания или искроуловителями в горячих цехах.

Открытые отсосы: Бортовые отсосы у ванн, панели, воздушные завесы. Располагаются на некотором расстоянии от источника, поэтому требуют больших объемов удаляемого воздуха. Бортовые отсосы устанавливают по периметру гальванических ванн, травильных и промывочных емкостей. Различают односторонние и двусторонние конструкции в зависимости от размеров ванны.

Общеобменная вентиляция производственных помещений

Общеобменная вентиляция создает равномерный воздухообмен по всему объему цеха. Ее задача — разбавить вредные вещества, не уловленные местными отсосами, до предельно допустимых концентраций и компенсировать избыточное тепло. Система обеспечивает одинаковые параметры температуры, влажности и скорости воздуха в любой точке помещения.

На производствах со значительным пылевыделением или выбросом токсичных веществ иногда полностью отказываются от общеобменной вентиляции. Мощный общий воздухообмен может разнести загрязнения по всей территории цеха. В таких случаях применяют только местные отсосы, а для компенсации удаляемого воздуха организуют приточную вентиляцию с подачей за спинами рабочих.

Ключевая концепция промышленной вентиляции: удалить максимальный объем вредностей местными отсосами, а оставшиеся примеси разбавить притоком свежего воздуха до безопасного уровня. Такой подход обеспечивает санитарные нормы при оптимальных энергозатратах.

Организация воздухообмена

Приточный воздух подается в нижнюю зону помещения с температурой на 3-5 градусов ниже температуры в рабочей зоне. Нагреваясь от оборудования и тепловыделений, воздух поднимается вверх, захватывая легкие примеси и избыточное тепло. Удаление организуют из верхней зоны через аэрационные фонари или вытяжные шахты.

Для помещений с тяжелыми газами и пылью применяют обратную схему — подачу воздуха в верхнюю зону и удаление снизу. Воздушный поток направлен сверху вниз, прижимая загрязнения к полу, где расположены приемники вытяжной системы.

Расчет воздухообмена для промышленного объекта

Расчет системы вентиляции выполняется по трем основным методикам в зависимости от характера производства. Выбор метода определяется типом вредных выделений и технологическими особенностями цеха.

Расчет по количеству людей

Применяется для производств без вредных выделений — механосборочные цеха, складские помещения, мастерские. Нормативный воздухообмен составляет 60 кубометров в час на одного работающего при объеме помещения менее 20 кубометров на человека, или 30 кубометров в час при объеме 20-40 кубометров. Если на работника приходится более 40 кубометров и отсутствуют вредные выделения, допускается естественная вентиляция через проемы.

Формула расчета: L = l × n, где L — необходимый расход воздуха на помещение (кубометры в час), l — удельный расход на одного человека (60 или 30 кубометров в час), n — количество работающих людей в помещении.

Расчет по вредным веществам

Используется для цехов с выделением газов, паров, аэрозолей. Расчет обеспечивает соответствие концентрации вредных веществ предельно допустимым значениям. Учитывается количество выделяемого вещества, его ПДК и концентрация в приточном воздухе. Для каждого вида загрязнителя проводится отдельный расчет, затем выбирается максимальное значение воздухообмена.

Расчет выполняется по формуле воздушного баланса с учетом массы выделяемого вещества и разности концентраций в удаляемом и приточном воздухе. Для веществ однонаправленного действия (усиливающих эффект друг друга) суммируется отношение фактических концентраций к ПДК, и результат не должен превышать единицу.

Расчет по тепловым избыткам

Применяется в горячих цехах — литейных, кузнечных, термических. Учитывается тепло от технологического оборудования, нагретых материалов, солнечной радиации через остекление и тепловыделений людей. Расчет ведется по формуле: L = Q / (c × ρ × Δt), где Q — избыточное тепловыделение (килокалории в час), c — теплоемкость воздуха (0,24 ккал на килограмм градус), ρ — плотность воздуха (1,2 килограмма на кубометр), Δt — разность температур удаляемого и приточного воздуха.

Оборудование промышленной вентиляции

Вентиляторы

Центробежные вентиляторы — основной тип для промышленных систем. Рабочее колесо с лопатками создает поток воздуха и обеспечивает необходимое давление для преодоления сопротивления сети воздуховодов. По форме лопаток различают радиальные, загнутые вперед и загнутые назад. Радиальные устойчивы к загрязнениям и применяются в запыленных средах. Лопатки, загнутые назад, обеспечивают высокий КПД до 85 процентов и используются в чистых системах.

Осевые вентиляторы создают осевой поток без изменения направления. Применяются для местного проветривания, в аэрационных системах, для удаления дыма при пожаре. Создают меньшее давление по сравнению с центробежными, но обеспечивают большие объемы воздуха при компактных размерах.

Крышные вентиляторы устанавливаются на кровле здания и предназначены для общеобменной вытяжки. Конструкция защищена от атмосферных воздействий и имеет виброизоляцию для снижения передачи шума на несущие конструкции. Производительность крышных установок достигает 150 тысяч кубометров в час.

Воздуховоды

Металлические воздуховоды изготавливают из оцинкованной или нержавеющей стали. Оцинковка применяется для обычных условий, нержавейка — для агрессивных сред, высоких температур, повышенных требований к гигиене. Сечение выбирают круглое для снижения аэродинамического сопротивления или прямоугольное для компактного размещения.

Для пневмотранспорта и аспирационных систем используют трубы повышенной толщины 1,5-2 миллиметра, устойчивые к абразивному износу. В системах дымоудаления и высокотемпературной вентиляции применяют огнестойкие воздуховоды с пределом огнестойкости 60-120 минут.

Фильтры и пылеуловители

Фильтры грубой очистки задерживают частицы размером от 10 микрометров. Конструкция представляет собой панельные или кассетные элементы с синтетическим волокном. Используются как первая ступень для защиты основного оборудования от крупных загрязнений. Эффективность очистки 60-90 процентов по массе пыли.

Карманные фильтры тонкой очистки улавливают частицы до 1 микрометра. Применяются в системах с высокими требованиями к чистоте воздуха — фармацевтическое производство, электроника, пищевая промышленность. Фильтрующим материалом служит специальное синтетическое волокно, собранное в карманы для увеличения площади фильтрации.

Циклоны применяются для улавливания промышленной пыли. Принцип действия основан на центробежной силе — запыленный воздух закручивается в корпусе, частицы отбрасываются к стенкам и оседают в бункере. Эффективность циклонов составляет 85-95 процентов для пыли размером более 10 микрометров. Для мелкодисперсной пыли требуется дополнительная ступень очистки.

Рукавные фильтры обеспечивают высокую степень очистки 99-99,9 процента. Воздух проходит через тканевые рукава, пыль задерживается на поверхности и периодически стряхивается в бункер. Применяются в деревообработке, цементном производстве, системах аспирации металлургических цехов. Требуют регулярной замены или регенерации фильтрующих элементов.

Калориферы и теплообменники

Водяные калориферы нагревают приточный воздух за счет горячей воды от системы отопления. Состоят из оребренных труб, по которым циркулирует теплоноситель. Температура воды составляет обычно 90-95 градусов, в специальных системах может достигать 150 градусов при давлении до 1,5 МПа. Для защиты от замерзания предусматривают рециркуляционные насосы и аварийные клапаны сброса воды.

Электрические калориферы применяют при отсутствии централизованного теплоснабжения. Нагрев происходит за счет ТЭНов. Мощность подбирают исходя из требуемого расхода воздуха и температуры нагрева. Электрокалориферы дороже в эксплуатации, но проще в монтаже и обслуживании.

Системы автоматики

Автоматика управляет работой вентиляции, поддерживая заданные параметры микроклимата. Контроллеры регулируют производительность вентиляторов через частотные преобразователи, управляют клапанами, калориферами, увлажнителями. Датчики отслеживают температуру, влажность, концентрацию загрязнений, давление в воздуховодах.

Системы диспетчеризации позволяют контролировать все вентиляционные установки объекта с единого пульта. Операторы видят текущие параметры, аварийные сигналы, могут изменять режимы работы. Архивирование данных помогает анализировать эффективность систем и планировать техническое обслуживание.

Требования и нормативы

Проектирование промышленной вентиляции регламентируется сводом правил СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Документ устанавливает общие требования к системам вентиляции для жилых, общественных и производственных зданий.

Параметры микроклимата определяются санитарными нормами СанПиН 1.2.3685-21. Документ регламентирует температуру, влажность, скорость движения воздуха и предельно допустимые концентрации вредных веществ для рабочей зоны в зависимости от категории работ и класса опасности веществ.

Основные требования безопасности

• Общеобменная промышленная вентиляция должна иметь минимум две вытяжные и две приточные установки, каждая мощностью более 50 процентов от нормированного воздухообмена.
• Резервное вентиляционное оборудование подключается к сети воздуховодов и щитам управления в режиме горячего резерва для немедленного включения при отказе основного.
• Аварийная вентиляция проектируется для помещений с возможностью внезапного выброса вредных веществ. Система включается автоматически по сигналу датчиков и удаляет загрязненный воздух с 8-10 кратным воздухообменом.
• Уровень шума от вентиляционного оборудования в рабочей зоне не должен превышать 80 децибел для постоянного воздействия согласно СанПиН 1.2.3685-21. Максимальный пиковый уровень звука допускается до 110 децибел кратковременно.
• Выбросы в атмосферу очищаются до нормативов, установленных для данного района. Точки выброса размещаются на высоте, исключающей загрязнение прилегающей территории и жилой застройки.

Требования к проектированию

Проектная документация включает технологическое задание с характеристиками производственного процесса, аэродинамический расчет воздуховодов, подбор оборудования, схему автоматизации, спецификацию материалов. Проект согласовывается с технологами, энергетиками, службой охраны труда и санитарным надзором.

При эксплуатации организуется техническое обслуживание с нормативной периодичностью. Проводятся осмотры оборудования, замена фильтров, смазка подшипников, проверка автоматики. Регламентные работы выполняются согласно графику и фиксируются в журнале. Ежегодно проводится проверка эффективности вентиляции с измерением воздухообмена и концентраций вредных веществ.

Часто задаваемые вопросы