Принципы устройства вентиляции в зданиях промышленного назначения

Лекция 6

Принципы устройства вентиляции в зданиях промышленного назначения

6.1.  Системы вентиляции промышленного здания

      Промышленные здания имеют системы вентиляции со своими специфическими особенностями устройства и размещения. Способы вентиляции и  число  вентиляционных  установок  на предприятиях зависят от характера технологического процесса,  мощности предприятия, а также от его экономической значимости. В промышленных  зданиях  возможно размещение вентиляционного оборудования в производственных помещениях или снаружи здания – на стенах (на кронштейнах) или кровле,  но в любом случае должны быть обеспечены удобное обслуживание вентиляционного оборудования и защита его от возможной конденсации влаги.  Внутри здания вентиляционное оборудование устанавливают в вентиляционных камерах, иногда допускается установка его непосредственно в обслуживаемом помещении. При проектировании систем вентиляции следует стремиться к наименьшей длине воздуховодов,  определяемой их радиусом действия. Экономические расчеты показывают,  что радиус  действия  приточных установок  зависит  от  скорости движения воздуха в воздуховодах. Так, при скорости 6–10 м/с рекомендуемый радиус действия установки 30– 40 м, при скорости менее 6м/с – 60–70 м. Радиус действия вытяжных установок 30–40 м,  а в очень крупных цехах он может достигать 100–120м. При проектировании местной вентиляции следует к одной вытяжной системе присоединять не более 10–12 отсосов. При удалении местными вытяжными установками влажного воздуха или  воздуха,  со­держащего вредные газы,  радиус действия принимается, равным 25–30 м. Радиус действия установок пневматического транспорта может достигать 80–100 м.  Эти соображения могут быть положены в основу для выбора числа приточных и вытяжных установок. Вытяжные вентиляционные установки, удаляющие взрыво– и огнеопасные смеси, должны иметь взрывобезопасное исполнение.

Системы приточной вентиляции с искусственным побуждением для производственных помещений, работа в которых производится более 8ч в сутки, как правило, следует совмещать с воздушным отоплением.

Системы приточной вентиляции, совмещенные с воздушным отоплением, следует предусматривать резервным вентилятором или не менее чем с двумя отопительными агрегатами.

Системы общеобменной вентиляции для производственных и административно–бытовых помещений (с постоянным пребыванием людей) без естественного проветривания следует предусматривать не менее чем с двумя вытяжными вентиляторами каждая с расходом по 50% требуемого воздухообмена.

Допускается предусматривать одну приточную и одну вытяжную системы с резервными вентиляторами.

Для указанных помещений, соединенных открывающимися проемами со смежными помещениями той же категории взрывопожаробезопасности и с выделением аналогичных вредностей, допускается проектировать приточную систему без резервного вентилятора, а вытяжную – с резервным вентилятором.

Рекомендуемые материалы

Системы местных отсосов следует проектировать так, чтобы концентрация удаляемых горючих газов, паров, аэрозолей и пыли в воздухе не превышала 50% нижнего концентрационного предела распространения пламени при температуре удаляемой смеси.  

6.2. Схемы организации воздухообмена в помещениях промышленных зданий

Распределение приточного воздуха и удаление воздуха из помещений производственных зданий следует предусматривать с учетом режима использования помещений в течение суток или года, а также с учетом переменных поступлений теплоты, влаги и вредных веществ.

Рис. 6.1 Схема воздухообмена в промышленном здании

При организации воздухообмена в помещениях промышленных зданий возможно применение следующих схем:

а) «снизу – вверх» – при одновременном выделении тепла и пыли; в этом случае воздух подают в рабочую зону помещения, а удаляют из верхней зоны;

б) «сверху – вниз» – при выделении газов, паров летучих жидкостей (спиртов, ацетона, толуола и т. п.) или пыли, а также при одновременном  выделении  пыли и газов;  в этих случаях воздух подают рассредоточено в верхнюю зону,  а удаляют местной вытяжной вентиляцией из рабочей зоны помещения и системой общеобменной вентиляции из его нижней зоны (возможно частичное проветривание верхней зоны);

в) «сверху – вверх» – в производственных помещениях при одновременном выделении тепла, влаги и сварочного аэрозоля, а также во вспомогательных производственных зданиях при борьбе с теплоизбытками;  обычно в этих случаях воздух подают в верхнюю зону помещения и удаляют из его верхней зоны;

г) «снизу – вверх и вниз» – в производственных помещениях при выделении паров и газов с различными плотностями и  недопустимости их  скопления в верхней зоне из–за опасности взрыва или отравления людей (малярные цехи,  аккумуляторные и т.  д.); в этом случае  подачу  приточного воздуха осуществляют в рабочую зону, а общеобменную вытяжку – из верхней и нижней зон;

д) «сверху и снизу – вверх» – в помещениях с одновременным выделением тепла и влаги или с выделением только влаги при поступлении  пара  в воздух помещения через неплотности производственной аппаратуры и коммуникаций, с открытых  поверхностей  жидкостей  в ваннах и со смоченных поверхностей пола; в этих случаях воздух подают в две зоны – рабочую и верхнюю, а удаляют из верхней зоны. При этом для предотвращения туманообразования и капели с потолка приточный воздух, подаваемый в верхнюю зону, несколько перегревают по сравнению с воздухом, подаваемым в рабочую зону;

е) «снизу – вниз» применяется при местной вентиляции.

Приточный воздух следует подавать, как правило, непосредственно в помещение с постоянным пребыванием людей. Приточный воздух следует направлять так, чтобы воздух не поступал через зоны с большим загрязнением и не нарушал работы местных отсосов. Приточный воздух следует подавать на постоянные рабочие места, если они находятся у источников вредных выделений, у которых невозможно устройство местных отсосов.

Удаление воздуха из помещений системами вентиляции следует предусматривать из зон, в которых воздух наиболее загрязнен или имеет наиболее высокую температуру или энтальпию. При выделении пыли и аэрозолей удаление воздуха системами общеобменной вентиляции следует предусматривать из нижней зоны.

В производственных помещениях с выделением вредных или горючих газов или паров следует удалять загрязненный воздух из верхней зоны но не менее однократного воздухообмена в 1ч, а в помещениях высотой более 6м – не менее 6 м³/ч на 1м² помещения.

Расход воздуха через местные отсосы, размещенные в пределах рабочей зоны, следует учитывать как удаление воздуха из этой зоны.

6.3. Расчёт воздухообмена промышленного здания

Расчёт воздухообмена производится для тёплого и холодного периодов года. Расчёту предшествует расчёт теплопоступлений и теплопотерь, расчёт местных отсосов и систем воздушного душирования.

Исходные данные:

–   избытки (недостатки) явного тепла в помещении;

–   расчётные параметры наружного и внутреннего воздуха;

– суммарная производительность местных отсосов [кг/ч] (без учёта рециркуляционных систем) (G_м.о);

– суммарная производительность воздушных душей [кг/ч] (без учёта рециркуляционных систем) (G_д);

– температура воздуха на выходе из душирующих патрубков (t_o);

– габаритные размеры цеха;

– минимальный расход воздуха удаляемого из верхней зоны [кг/ч], (G_в.з.min).

Определяют допустимый способ подачи и удаления воздуха из данного цеха в тёплый и холодный  периоды по данным СН 118–68 и намечают расчётную схему организации воздухообмена.

1. Воздухообмен для компенсации местных отсосов и вытяжки из верхней зоны (по «местным отсосам»).

Расчёт ведётся для тёплого и холодного периодов года. Составляют уравнение массового баланса

.                                   (6.1)

Принимают G_в.з.min=6 ∙ F_пола ∙ ρ_в.з. (F_пола – площадь пола, м²; ρ_в.з - плотность воздуха в верхней зоне, кг/м³), согласно СНиП 2.04.05–91^* и решают уравнение баланса относительно G_пр.

2. Воздухообмен по ассимиляции теплоизбытков.

Составляют уравнения массового и теплового баланса

                   (6.2)

Расчёт начинают с тёплого периода. В уравнения балансов подставляют соответствующие значения для тёплого периода: G_д, t_о, G_м.о., c, t_р.з., t_ух.

Принимают, что наружный воздух подаётся приточными системами без обработки т.е. t_пр= t_н^А и решают уравнения балансов относительно G_пр и G_в.з.. если полученные значения расходов больше нуля, проверяют условия

.                                                     (6.3)

      В случае выполнения условия (6.3) расчёт заканчивается и по найденным значениям расходов решается прямая задача аэрации (если она допускается) или рассчитываются приточные и вытяжные системы механической общеобменной вентиляции.

Если в результате расчётов по балансовым уравнениям получено отрицательное значение G_в.з. или условие (6.3) не выполняется, то это означает, что количество избыточного воздуха, которое требуется для компенсации вытяжки, превышает количество воздуха необходимое для ассимиляции теплоизбытков, т.е. (t_н^А ≤ t_р.з. ≤ t^/_р.з.) температура воздуха в рабочей зоне должна быть уточнена при этом, в уравнения баланса подставляются t_пр= t_н^А и G_в.з.= G_в.з.min и определяется G_пр и t_р.з, которая учитывается в дальнейших расчётах. По полученным G_пр и G_в.з рассчитывается аэрация или механическая вентиляция.

При использовании механических приточных систем, для снижения расчётного воздухообмена возможна обработка воздуха в оросительной секции. В этом случае, как правило, применяют адиабатическое увлажнение.

      В холодный период года задаются G_в.з.= G_в.з.min и определяют из уравнений баланса t_пр. дальнейшие расчёты зависят от полученной величины t_пр.

      1. Если t_пр < t_н^Б и в цехе в холодный период допустима аэрация, то принимают t_пр= t_н^Б и решают уравнения баланса относительно G_пр и G_в.з , после чего решается прямая задача аэрации.

      2. Если t_н^Б < t_пр ≤ t_р.з–10^оС, то в этом случае может применяться комбинированная схема подачи, т.е. часть воздуха должна подаваться механическими системами (G_пр^мех), а часть поступает через аэрационные проёмы (G_пр^аэр). Тогда полученная из уравнений баланса t_пр будет средневзвешенной по расходам т.е.

 ;                                       (6.4)

.                                                     (6.5)

В уравнениях (6.4), (6.5) неизвестны t_пр^мех, G_пр^мех, G_пр^аэр. Для их решения задаются t_пр^мех = t_р.з. – 5÷10^оС, то применяют механическую приточную вентиляцию и рассчитывают системы по полученным G_пр и G_в.з..

      3. Если t_пр ≥ t_р.з. –10^оС, то применяют механическую приточную вентиляцию и рассчитывают системы по полученным G_пр и G_в.з..

Если в помещении по условиям СН 118–68 аэрация не допустима в холодный период, то задаются ∆t = t_р.з.– t_пр в зависимости от способа подачи воздуха, находят t_пр и решая уравнения баланса, находят G_пр, G_в.з..

6.4. Вентиляция горячих цехов

В цехах (кузнечных, термических и др.) с избытками явной теплоты (порядка 70–100 Вт) целесообразно устраивать приточную механическую вентиляцию в виде воздушного душирования фиксированных рабочих мест (при облучении более 300 Вт/м²); вытяжную установку в виде бортовых отсосов от оборудования - ванн травильных, закалочных и др.

Недостающий же воздухообмен для ассимиляции избыточной явной теплоты осуществляется общеобменной организованной естественной вентиляцией — аэрацией, при которой подача приточного воздуха в теплый период года осуществляется через створки проемов, размещаемых на высоте 0,5—1 м от пола, и в холодный период года через проемы, расположенные на высоте 4—6 м от пола. Естественная вытяжная вентиляция осуществляется из верхней зоны через вытяжные аэрационные фонари, устраиваемые, как правило, незадуваемыми, с ветрозащитными щитами.

Оценку полноты использования приточного воздуха можно производить по коэффициенту эффективности (воздухообмена)

,

где    t_ух, t_пр, t_р.з - соответственно температура воздуха уходящего,                            приточного и рабочей зоны.

6.5. Аварийная вентиляция

Системы аварийной вентиляции устраивают в производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух больших количеств вредных иди взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяется расчетом в технологической части проекта или в соответствии с требованиями ведомственных нормативных документов.

Аварийный воздухообмен обеспечивается совместной работой основной (общеобменной и местной) и аварийной вентиляции. В аварийный режим должен быть обеспечен воздухообмен не менее 8 крат/ч по полному внутреннему объему помещения, а в помещениях категорий А, Б и Е – 8–кратный воздухообмен дополнительно к воздухообмену, создаваемому основной вентиляцией.

Совместными действиями вентиляционных устройств концентрация вредностей, попавших в помещение в кратчайшее время, должна быть уменьшена ниже предельно допустимой концентрации (ПДК).

Расчет аварийной вентиляции состоит в определении величины аварийного воздухообмена и времени, за которое концентрация вредного вещества должна быть снижена до ПДК с помощью аварийной вентиляции.

Системы аварийной вентиляции в помещениях с производствами категорий А, Б и Е устраиваются с механическим побуждением. Вентиляторы применяются во взрывобезопасном исполнении. В помещениях с производствами категорий В, Г и Д допускается применение аварийной вентиляции с естественным побуждением (с проверкой на теплый режим).

Для перемещения взрывоопасных газов следует предусматривать системы аварийной вентиляции с помощью эжекторов. Если для аварийной вентиляции используется одна основная, производительность которой достаточна для аварийного воздухообмена, то для нее следует применять резервный вентилятор с электродвигателем. Резервные вентиляторы должны включаться автоматически при остановке основных.

Для компенсации воздуха, удаляемого аварийной вытяжной вентиляцией, дополнительных приточных систем вентиляции предусматривать не следует.

Аварийная вентиляция, как правило, устраивается вытяжной. Возмещение воздуха, удаляемого вытяжной аварийной вентиляцией, должно предусматриваться преимущественно за счет поступления наружного воздуха. Выбросные устройства аварийной вентиляции не следует располагать в местах постоянного пребывания людей и размещения воздухозаборных устройств приточной вентиляции. Запуск устройств аварийной вентиляции следует проектировать дистанционным у доступных мест как изнутри, так и снаружи помещений.

Местные отсосы, удаляющие вещества 1–го и 2–го классов опас­ности от технологического оборудования, следует блокировать таким образом, чтобы оно не  могло работать при бездействии вытяжной вентиляции.

6.6. Требования к вентиляции категорийных помещений

К вентиляции категорийных помещений предъявляются следующие требования:

1) При устройстве общеобменной механической вентиляции, помещение должно иметь не менее 2–х приточных  и 2–х вытяжных систем или должен предусматриваться резервный двигатель, причём производительность каждой системы должен быть не менее 50% потребного количества воздуха.

2) В помещениях категорий А, Б и Е должен быть создан подпор т.е. G_пр=0,95G_выт.

22 Проектирование технического контроля в механических цехах - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

3) Запрещено располагать вентиляционные камеры в подвальных помещениях.

4) Для помещений категорий А, Б и Е должны проектироваться самостоятельные системы вентиляции.

5) Для помещений категорий А, Б и Е не допускается рециркуляция. Вентиляторы должны располагаться вне обслуживаемого помещений и быть во взрывобезопасном исполнении.

6) Для предотвращения распространения взрыва по воздуховодам в них требуется устройство противовзрывных клапанов

7) Концентрация взрывчатых веществ в вытяжных воздуховодах должна быть не более 50% величины нижнего предела взрываемости.

8) системы воздуховодов, обслуживающих взрывоопасные помещения должны прокладываться по кратчайшему пути и выводиться на улицу.