На производительность работников и их здоровье оказывают воздействие различные факторы. Чтобы избежать негативного влияния вредных выбросов, загрязненного воздуха, вводятся санитарно-гигиенические нормы, определяющие эффективность вентиляции производственных помещений.
Принципы организации систем основываются на существующих нормативных требованиях по обеспечению охраны труда, на особенностях расчета необходимого количества воздушного потока, на конструкциях и типах оборудования, отвечающего за качественное удаление загрязнителей из рабочей зоны.
Виды вентиляции производственных помещений
В зависимости от типа рабочих процессов, уровней вредных выбросов системы вентиляции делят на 2 основных вида – локальную и общеобменную.
Локальная вытяжка
Предназначение данного типа вентиляции легко определить по его названию – вытяжка локализуется в определенных местах выделения паров, газов, максимального скопления пыли. То есть непосредственно у источников их образования. Это позволяет предотвратить распространение вредных веществ по всем производственным зонам.
Вытяжка по источникам считается самой приоритетной и наиболее эффективной с точки зрения энергозатрат и результативности. К преимуществам метода можно отнести:
- эффективное
- удаление пыли
- из рабочей зоны;
- минимизацию концентрации загрязняющих веществ в воздухе;
- снижение затрат на обогрев и кондиционирование помещений;
- сокращение общего объема вентилируемого воздуха;
- возможность точной настройки системы на конкретные производственные процессы.
Однако существует ряд минусов и ограничений. Во-первых, диапазон применимости зависит от размещения рабочих мест и характера производимой продукции. Во-вторых, могут возникнуть сложности в процессе монтажа и обслуживания вблизи технологического оборудования.
Основные типы устройств локальной вытяжки
Вытяжные зонты
(тепловые, бортовые). Служат для отвода тепла, паров и газов, поднимающихся вверх, поэтому устанавливаются над печами, плитами, ваннами.
Бортовые отсосы
Не дают парам распространяться за пределы рабочей зоны. Крепятся по краям травильных, гальванических ванн с химическими растворами.
Вытяжные шкафы и боксы
Используются в опасных процессах (химические анализы, работы с радиоактивными материалами) для изоляции источника вредоносных веществ.
Пылеулавливающие укрытия и кожухи
Размещаются непосредственно над станками (дробилками, шлифовальным, деревообрабатывающим оборудованием), частично или полностью прикрывая их.
Гибкие воздуховоды с отсосами (патрубки).
Предназначены для нестационарных источников загрязнения (сварочные посты, места пайки).
Одной из разновидностей локальной вытяжки являются аспирационные системы, специализирующиеся на удалении пыли (древесной, металлической, мучной, химической). Они отличаются высокой скоростью движения воздуха в воздуховодах (18-25 м/с), необходимой для предотвращения осаждения частиц, наличием мощных фильтров (циклоны, рукавные, картриджные фильтры) и бункеров-накопителей.
Для каждого конкретного устройства разрабатывается индивидуальный проект конструкции и локализации, учитывающий технологический цикл, характер отходов и расположение рабочего места персонала.
Общеобменная вентиляция
Данная система не предназначена для борьбы с концентрированными выбросами, а решает фоновые задачи. Поэтому работает на весь объем атмосферы промышленных цехов.
Общеобменная вентиляция заменяет загрязненный воздух свежим, улучшая общее качество атмосферы внутри помещения. Данный метод, как правило, применяют для поддержания санитарных норм и обеспечения комфортного микроклимата там, где невозможно установить локальную вытяжку или ее эффективность недостаточна.
Принцип работы вытяжки этого типа заключается в полном перемешивании воздуха внутри помещения и равномерном выводе всех загрязняющих веществ наружу через центральные вентиляционные каналы.
К особенностям организации общей вентиляции цеха относятся:
- важность тщательного расчета объемов и распределения воздушных потоков;
- значительный расход энергии на нагрев или охлаждение поступающего наружного воздуха;
- высокие капитальные вложения на создание сложных систем воздухораспределительных каналов.
Несмотря на высокую стоимость и сложность реализации, общеобменная вентиляция остается востребованной в случаях массового рассеивания вредных примесей и невозможности локализации точек выбросов.
Выбор метода вентиляции
Выбор вида вытяжки зависит от множества факторов, среди которых решающую роль играют специфика производства и технологических операций, геометрические параметры производственных помещений, качество материалов и особенности выделяемых вредных веществ, финансовая целесообразность проекта.
Сравнительная таблица вентиляционных систем
| Параметр | Локальная вытяжка | Общеобменная |
|---|---|---|
| Направленность работы | По источникам загрязнения | Общий объем помещения |
| Эффективность удаления газов и пыли | Высокая | Умеренная |
| Затраты на установку | Ниже | Выше |
| Применение | Локальные выбросы | Общая замена воздуха |
Превалирующими факторами являются также принцип действия системы и цель, для которой планируется использовать тот или иной тип вытяжки.
Особенности работы вентиляционных систем
| Тип вытяжки | Цель применения | Принцип работы | Примечание |
|---|---|---|---|
| Локальная | Захват и отвод конкретных вредных выбросов | Создает контролируемый воздушный поток в непосредственной близости от рабочего оборудования | Удаляет до 98% загрязнений, сводя к минимуму вероятность их попадания в общую атмосферу помещений |
| Общеобменная | Разбавление оставшихся загрязнений до безопасной концентрации. Удаление избыточной влаги и тепла. Обеспечение притока свежего воздуха | Организованная подача и удаление воздуха из рабочей и верхней зоны помещения | Применяется при избытке тепла, исходящего от оборудования, при испарении с больших площадей и т.п. |
Явно прослеживается энергоэффективность работы локальной вентиляции, требующей меньших затрат для точечного удаления воздуха по сравнению с попыткой разбавить эти же выбросы общеобменной системой. Но, тем не менее, расчеты часто показывают, что лучшим решением будет использование комбинированных схем, сочетающих локальную вытяжку и общее удаление воздуха.
Расчет вытяжки: от норм к проектным решениям
Проектирование начинается с соблюдения санитарных норм и требований охраны труда. Основополагающими для Российской Федерации являются СанПиН, СНиП, ГОСТы, а также отраслевые правила (ПБ, ПУЭ).
В расчетах производительности вентиляционных систем применяются различные методы, базирующиеся на конкретных показателях, и с учетом выбора того или иного типа вытяжки.
Расчет по источникам
Для каждого источника загрязнения расчет вытяжки выполняется индивидуально, исходя из его природы, геометрии и характеристик. Сначала определяется тип вредности (газ, пар, аэрозоль, пыль, тепло), после чего выбирается вариант укрытия (бокс, кожух, бортовой отсос, зонт).
Далее производится расчет объема удаляемого воздуха (L, м³/ч) по следующей формуле:
L = v * S * 3600,
где: v – скорость всасывания в открытом проеме (для укрытий и зонтов порядка 0,5-1,5 м/с в зависимости от токсичности; для вытяжных шкафов 0,7-1,5 м/с)
S – площадь открытого/рабочего проема, м2
3600 – коэффициент перевода секунд в часы.
Для бортовых отсосов расчеты сложнее – здесь нужно учитывать еще ширину ванны, температуру раствора, токсичность паров. Поэтому используются специальные формулы и таблицы.
При подборе воздуховодов рассчитывают диаметр и конфигурацию, необходимые для обеспечения транспортирующей скорости (по пыли — 18-25 м/с, по газу — 8-12 м/с).
Расчет общеобменной вентиляции
Существует несколько основных методов, позволяющих рассчитать оптимальный объем удаляемого воздуха.
1. По кратности воздухообмена
Упрощенный вариант представлен формулой: L = V*n, где V— объем цеха, n – кратность воздухообмена (сколько раз в час полностью меняется воздух). Данный параметр берут из нормативных таблиц (например, для сварочного цеха 5-10 крат, для механообрабатывающего 2-3 крат). Данный метод дает ориентировочную величину.
2. По выделяющимся вредностям
Считается приоритетным методом, основанным на разбавлении конкретных веществ (пыли, газа, тепла) до уровня ПДК в рабочей зоне. Для каждого случая применяется своя формула:
для газов и паров: L = (M*3600)/(Cпдк- Cпр), где M – массовый выброс вредного вещества (мг/с), Cпдк – предельно допустимая концентрация вредных веществ в рабочей зоне (мг/м³), C пр – концентрация этого же вещества в приточном воздухе (обычно 0);
для избыточного тепла: L = Q изб/(c*ρ*Δt), где Q изб– избытки явного тепла (Вт), c – теплоемкость воздуха,ρ – плотность воздуха, Δt — разность температур удаляемого и приточного воздуха.
3. По количеству работающих
Обеспечение притока свежего воздуха на одного человека (норма 30-60 м³/ч) зависит от тяжести работы и характера помещения. Данный параметр используется в расчетах, как дополнительный критерий.
Таблица примерных требований к вентиляции для различных производств
| Тип цеха/участка | Основная вредность | Тип вытяжки | Кратность
обмена |
Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Деревообрабатывающий | Древесная пыль, стружка | Аспирационные системы (кожухи на станках, укрытия) | 4-6 | Взрыво-, пожароопасная пыль. Критически важная фильтрация |
| Литейный | Пыль, газы, тепло | Вытяжные зонты над печами, кожухи на участках выбивки и очистки | 8-12 | Компенсирующий приток. Преобладание вытяжной вентиляции |
| Гальванический | Водород, щелочные и кислотные пары | Вытяжные шкафы, бортовые отсосы, расположенные по периметру ванн | 5-15 | Вентиляторы и воздуховоды должны быть выполнены из антикоррозийных материалов |
| Механообрабатывающий | Пыль, масляный туман | Местные отсосы от шлифовки, станочные кожухи для СОЖ | 2-3 | Важен отвод избыточного тепла от рабочего оборудования |
| Малярный | Аэрозоль краски, пары растворителей | Встроенная послойная вытяжная камера | — | Весь процесс изолирован в окрасочной камере. Дополнительно устанавливается в цеху компенсирующая вентиляция общего обмена |
| Сварочный пост | Газы, аэрозоли | Вытяжные панели рядом с местом сварки, стационарные или переносные отсосы | 5-10 | Локальная вытяжка дополняется общеобменной |
Критические аспекты проектирования и монтажа
Ошибочные расчеты приведут к неправильному выбору системы вентиляции, что чревато серьезными последствиями. Вот основные критерии, которые нельзя сбрасывать со счетов:
Баланс притока и вытяжки. В промышленных цехах объем приточного воздуха должен компенсировать 90-100% вытяжного. Иначе возникнут неконтролируемые потоки (сквозняки), опрокидывание тяги в локальных отсосах или трудности с открыванием дверей.
Расположение воздухораспределителей. Приток чистого воздуха направляется в рабочую зону. Вытяжка вредностей (в первую очередь, легких газов и тепла) осуществляется из верхней зоны. Вытяжку тяжелых паров и газов (холодных) организуют снизу.
Резервирование. Для непрерывных производств с постоянным выделением вредностей система вентиляции должна иметь резерв (два вентилятора на 100% производительности, работающих в режиме «основной/резервный»).
Фильтрация перед выбросом. Воздух, удаляемыйлокальной вытяжкой, особенно аспирационными системами, должен очищаться до уровней, разрешенных для выброса в атмосферу. Это требование экологического законодательства.
Важным моментом является энергосбережение. В современных системах часто используются рекуператоры (пластинчатые, роторные) для утилизации тепла от удаляемого воздуха и подогрева приточного в холодный период. Это значительно снижает затраты на отопление.
Охрана труда и мониторинг
Система вентиляции производственных помещений является объектом строгого контроля. Поэтому на каждую из них заводится паспорт, содержащий основные параметры оборудования.
И локальная, и общеобменная вытяжки должны проходить периодические испытания (ПНР). Проверка производительности проводится на всех участках предприятия. Цель ПНР – соответствие параметров проектным данным.
Контроль загазованности включает в себя установку в рабочей зоне стационарных датчиков на ключевые газы, с выводом сигналов на пульт и включением аварийной вентиляции при превышении ПДК.
В планово-предупредительные ремонтные работы входят: регламентная чистка воздуховодов, замена фильтров, проверка вентиляторов.
Заключение
Проектирование эффективной вентиляции цеха – всегда поиск оптимального баланса между мощной, целенаправленной локальной вытяжкой и фоновой общеобменной вентиляцией. Попытка решить все проблемы только за счет общего воздухообмена ведет к колоссальным и неоправданным затратам на электроэнергию и отопление, что не обеспечивает требуемых условий в рабочей зоне.
Правильный расчет с соблюдением санитарных норм, интеграция систем в общую концепцию охраны труда является обязательным условием для легальной, безопасной и экономически устойчивой работы любого промышленного предприятия. Инвестиции в грамотно спроектированную систему – это вклад в здоровье коллектива, в бесперебойность технологических процессов, в минимизацию штрафов контролирующих органов.
