Системы промышленной вентиляции и кондиционирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

вентиляция кондиционирование производственный цех

Актуальность исследования. Проблема обеспечения качества воздушной среды в производственных условиях, безусловно, относится к разряду технологических, поскольку направлена не столько на обеспечение условий комфортности, сколько нацелена на обеспечение необходимых условий труда работников.

Промышленная Вентиляция и кондиционирование - это сложная система, основное назначение которой заключается в создании комфортных климатических условий внутри помещений. Данная система отвечает не только за состояние воздуха, но и за его температуру, влажность и степень чистоты.

Следует отметить, что системы промышленной вентиляции воздуха и кондиционирования играют немаловажную роль, особенно на производствах, где от метеорологических условий всецело зависит качество выпускаемой продукции, да и человеческий фактор имеет огромное значение.

Системы промышленной вентиляции оборудуют не только на производственных предприятиях, но и в медицинских учреждениях, в торговых центрах, в административных комплексах, немного реже в жилых зданиях, - в общем, практически повсеместно, где важно создать комфортный микроклимат, соответствующий всем санитарно-гигиеническим нормам.

Эффективность работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха во многом определяется качеством их регулирования и наладки. Кроме того, опыт наладочных работ позволяет выявить наиболее рациональные решения схем и конструкций оборудования систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Систематическое напряжение механизмов терморегуляции под воздействием неблагоприятного для человеческого организма микроклимата способствует повышению уровня заболеваемости, а также просто ухудшению физического и морального состояния человека.

Именно поэтому важно правильно и своевременно решать вопрос о монтаже и обслуживании системы промышленной вентиляции. При этом следует учитывать тот факт, что практически все промышленные объекты выбрасывают в атмосферу различные токсичные вещества, которые не только загрязняют атмосферу, но и наносят вред человеческому здоровью.

Улучшение условий и охрана труда, постоянное совершенствование техники безопасности и производственной санитарии - одна из ключевых задач государственной политики на современном этапе развития.

Степень изученности тематики дипломной работы. Современные разнообразные производства после известного кризиса и спада 90-х гг. ХХ века постепенно развиваются, поэтому постоянно ощущается большой дефицит технической литературы, в том числе изданий по промышленной вентиляции. Производственные объекты и технологии многочисленны и сложны, требования к инженерным системам постоянно растут, что делает необходимым индивидуальный подход к объектам проектирования. В настоящее время основным документом, описывающим комплекс требований к зданиям разного назначения и их инженерным системам, является «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». Основная теоретическая и методологическая основа проблемы промышленных систем вентиляции и кондиционирования представлена литературой советского периода.

Промышленной вентиляцией в нашей стране с 30 - 50 гг. XX века занимались на кафедрах ведущих вузов страны: МИСИ, ЛИСИ, НИСИ, ППИ и др., а также в лабораториях промышленной вентиляции НИИ Охраны труда в Москве, Ленинграде, Тбилиси, Свердловске, Иваново и других организациях. Результаты этих исследований обобщены в многочисленных книгах и статьях. Наиболее известные книги по промышленной вентиляции А.Н. Селиверстова, 1934 г., Г.Н. Уфимцева, 1946 г., Г.А. Максимова, 1949 г., Д.Д. Дитерихса, 1951 г., В.В. Батурина и В.В. Кучерука, 1948, 1954 и 1963 гг. П.Н. Каменева, 1959 г., С.Е. Бутакова, 1962 г., Б.С. Молчанова и В.А. Четкова, 1964 г., М.Ф. Бромлея и В.П. Щеглова, 1965 г., Т.А. Фиалковской, 1947, 1956, 1977 г., В.М. Эльтермана, 1971 г., М.И. Гримитлина, Е.М. Эльтерманаидр., 1978-1983 гг., Б.М. Торговниковаидр., 1983 г., А.М. Гримитлина и др., 2007 г., В.И. Полушкина и др., 2008 г. Однако все они в основном были изданы во второй половине XX века и не переиздаются. Современные издания зачастую выходят с ограниченной библиографией.

Цель дипломной работы - изучение систем промышленной вентиляции и кондиционирования.

В соответствии с поставленной целью можно выделить следующие задачи, которые необходимо решить в ходе написания дипломной работы:

- дать понятие промышленных систем вентиляции и кондиционирования, представить их общую характеристику;

- провести классификацию промышленной вентиляции и кондиционирования;

- ознакомиться с основами функционирования систем промышленной вентиляции и кондиционирования;

- изучить метрологическое обеспечение нормального функционирования систем промышленной вентиляции и кондиционирования;

- представить типичные метрологические проблемы, возникающие при эксплуатации систем промышленной вентиляции и кондиционирования;

- охарактеризовать методы решения обозначенных проблем;

- сделать выводы по проведенному исследованию.



1. Теоретические основы промышленных систем вентиляции и кондиционирования

1.1 Общая характеристика промышленных систем вентиляции и кондиционирования

Согласно СНиП вентиляция это «…обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне при средней необеспеченности 400 ч/г - при круглосуточной работе и 300 ч/г - при односменной работе в дневное время».

Отличительная особенность промышленных зданий - различные вредные для человека и взрывопожароопасные вещества, выделяющиеся в ходе технологических процессов и требующие применения систем промышленной вентиляции и противопожарных решений. Наряду с этим многие процессы требуют кондиционирования воздуха для обеспечения специальных параметров воздушной среды и особой чистоты воздуха. К таким производствам относят отдельные участки или цеха предприятий машино- и станкостроения, электронной и радиопромышленности, приборостроения, типографии, предприятий текстильной и легкой промышленности, объектов связи и телекоммуникаций, фармацевтических производств, предприятий пищевой промышленности и др. В силу большой специфики проектирование отопительно-вентиляционных систем проводят на основе как общих, так и ведомственных норм проектирования, максимально учитывающих специфику технологических процессов и выделяющихся вредных веществ, данные о которых систематизированы в методиках.

Системы вентиляции разработаны для обеспечения чистоты воздуха и его влажности. Вентиляция должна поддерживать температуру и проводить замену грязного воздуха. Основные требования к подобным системам установлены определенными стандартами. К функционированию вентиляции разработаны также индивидуальные гигиенические нормативы. Четко регулируется наличие в воздухе токсичных паров. Установлены ограничения концентраций, которые не наносят вреда здоровью человека. Допустимая температура лимитируется условиями, поддерживающими хорошее самочувствие.

Схематично схема вентиляционной системы представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема вентиляционной системы

Основы вентиляции, когда выполняется проектирование для заводов и фабрик, базируются именно на очистке воздуха и поддержке нужной температуры. Все параметры зависят от специфики технологического процесса, каждое значение установлено СНиПом. Иногда температура помещения, когда работает вентиляция, должна поддерживаться в определенных пределах, чтобы материалы, которые находятся в здании, имели полную сохранность.

Система кондиционирования не относится к жизненно важным предметам, ее можно не устанавливать. Зато системы вентиляции в обязательном порядке монтируются в каждом здании. Вентиляционные системы должны обязательно устанавливаться на промышленных предприятиях. Технические показатели установлены законом и регламентируются строительными нормами.

При отсутствии системы вентиляции и кондиционирования начинает увеличиваться содержание углекислого газа. Это очень опасно для помещений закрытого типа. Резко ухудшается самочувствие людей, они теряют работоспособность. Чтобы избежать таких проблем, монтируются системы вентиляции и кондиционирования.

Вентиляционная система обязана поддерживать стандартизованные метеорологические параметры. Каждое помещение имеет вентиляцию, настроенную по индивидуальным параметрам.

Основы самых разных видов кондиционирования держатся на свойствах технологических характеристик. Они зависят от специализации помещения. Устройства вентиляции и кондиционирования имеют отличительные признаки, которыми их классифицируют:

- Метод создания давления, чтобы началось движение воздушного потока. Возбуждение может быть двух видов: механическое; искусственное.

- Принцип работы вентиляции. Она подразделяется на: вытяжную; приточную.

- Район обслуживания.

- Конструкция. Она может изготавливаться в двух видах: канальная; бесканальная.

- Определенными характерными индивидуальными признаками отличается естественная система вентиляции:

1. Движение потока воздуха осуществляется за счет несоответствия нагрева воздуха в самом помещении и около него. Такое явление называется аэрацией.

2. Движение струи воздуха осуществляется за счет возникновения разности давлений смонтированных вытяжных устройств. Одно находится на крыше, а другое обслуживает здание.

3. Воздушные массы движутся в связи с появлением ветрового давления.

Разработку и установку естественной вентиляции проводят в тех зданиях, где наблюдаются большие тепловые выделения. Наличие ядовитых веществ, содержащихся в воздухе, допускается не более 30% определенного стандарта для места, где выполняется работа. Аэрация при этом не делается, если, согласно технологическому процессу, необходимо проводить предварительную очистку поступающего воздушного потока.

Там, где наблюдается много тепла, воздух имеет температуру намного выше уличной. Более тяжелый уличный воздух, поступающий по установленной вентиляционной системе, начинает вытеснять теплый воздушный поток, имеющий меньшую плотность. Начинает выполняться циркуляция воздуха, вызванная источником тепла. Это очень похоже на работу вентилятора.

Когда работает естественная вентиляция, передвижение воздушной массы происходит благодаря возникшей разности давлений, причем высотный перепад должен достигать 3 м. Когда разрабатывается такое кондиционирование, учитывается длина воздушной шахты, протянувшейся в одну линию. Она обязательно должна превышать 3,5 м. Поток воздуха обязан двигаться со скоростью, не превышающей 1 м/с.

Ветер образует на стоящих лицом к ветру стенах здания высокое давление. Источником разряжения становится подветренная сторона.

Ограждение помещения иногда снабжается проемами. Тогда подача воздуха начинается с другой стороны. Величина скорости воздушного потока в таких проемах сильно зависит от значения скорости воздушной массы, обдувающей здание. Влияет на скорость также образовавшаяся разность давлений.

Подобная естественная система считается наиболее простой. Она не нуждается в особо сложном, дорогом оборудовании. Данная система расходует минимальное количество электричества. У такой системы индивидуальные факторы сильно влияют на производительность работы. Важную роль играет температура воздуха, сила ветра и прочее. В результате невозможно решить самые различные задачи, положенные в вентиляционные основы.

Главной задачей системы производственной вентиляции - это то, что в результате ее деятельности воздух в различных помещениях должен оставаться чистым и свежим, без примесей пыли, запахов и других вредных компонентов. Это происходит двумя путями - загрязненные, нагретые воздушные массы удаляются из рабочих помещений вытяжной системой, а при помощи приточной в помещения подается свежий воздушный поток. Работа каждой системы регламентируется соответствующими документами - СНиП 41-01-2003 и СанПиНа.

Вентиляционные системы, смонтированные в соответствии с нормативами и правилами должны обеспечивать не только чистый воздух в любом производственном помещении, но и поддерживать необходимый температурный режим, особенно важный, для работающих здесь людей.

1.2 Классификация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Классификация систем кондиционирования воздуха

Кондиционирование воздуха - это создание и автоматическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных параметров (температуры, влажности, чистоты, скорости движения воздуха) на определенном уровне с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологического процесса.

Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических средств, называемым системой кондиционирования воздуха (далее - СКВ). В состав СКВ входят технические средства забора воздуха, подготовки, т.е. придания необходимых кондиций (фильтры, теплообменники, увлажнители или осушители воздуха), перемещения (вентиляторы) и его распределения, а также средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля. СКВ больших общественных, административных и производственных зданий обслуживаются, как правило, комплексными автоматизированными системами управления.

Автоматизированная система кондиционирования поддерживает заданное состояние воздуха в помещении независимо от колебаний параметров окружающей среды (атмосферных условий). Основное оборудование системы кондиционирования для подготовки и перемещения воздуха агрегатируется (компонуется в едином корпусе) в аппарат, называемый кондиционером. Во многих случаях все технические средства для кондиционирования воздуха скомпонованы в одном блоке или в двух блоках, и тогда понятия «СКВ» и «кондиционер» однозначны.

Прежде чем перейти к классификации систем кондиционирования, следует отметить, что общепринятой классификации СКВ до сих пор не существует и связано это с многовариантностью принципиальных схем, технических и функциональных характеристик, зависящих не только от технических возможностей самих систем, но и от объектов применения (кондиционируемых помещений).

Современные системы кондиционирования могут быть классифицированы по:

- основному назначению (объекту применения) - комфортные и технологические;

- принципу расположения кондиционера по отношению к обслуживаемому помещению - центральные и местные;

- наличию собственного (т.е. входящего в конструкцию кондиционера) источника тепла и холода - т.е. автономные и неавтономные;

- принципу действия - прямоточные, рециркуляционные и комбинированные;

- способу регулирования выходных параметров кондиционированного воздуха - с качественным (однотрубным) и количественным (двухтрубным) регулированием;

- степени обеспечения метеорологических условий в обслуживаемом помещении - I-го, II-го и III-го класса;

- количеству обслуживаемых помещений (локальных зон) - однозональные и многозональные;

- давлению, развиваемому вентиляторами кондиционеров: низкого, среднего и высокого давления.

Также существуют разнообразные системы кондиционирования, обслуживающие специальные технологические процессы, включая системы с изменяющимися во времени (по определенной программе) метеорологическими параметрами.

Комфортные СКВ предназначены для создания и автоматического поддержания температуры, относительной влажности, чистоты и скорости движения воздуха, отвечающих оптимальным санитарно-гигиеническим требованиям для жилых, общественных и административно-бытовых зданий или помещений. Технологические СКВ предназначены для обеспечения параметров воздуха, в максимальной степени отвечающих требованиям производства. Технологическое кондиционирование в помещениях, где находятся люди, осуществляется с учетом санитарно-гигиенических требований к состоянию воздушной среды.

Центральные СКВ снабжаются извне холодом (доставляемым холодной водой или хладагентом), теплом (доставляемым горячей водой, паром или электричеством) и электрической энергией для привода электродвигателей вентиляторов, насосов и пр. Центральные СКВ расположены вне обслуживаемых помещений и кондиционируют одно большое помещение, несколько зон такого помещения или много отдельных помещений. Иногда несколько центральных кондиционеров обслуживают одно помещение больших размеров (производственный цех, театральный зал, закрытый стадион или каток). Центральные СКВ оборудуются центральными неавтономными кондиционерами, которые изготавливаются по базовым (типовым) схемам компоновки оборудования и их модификациям.

Центральные СКВ обладают следующими преимуществами:

- эффективным поддержанием заданной температуры и относительной влажности воздуха в помещениях;

- сосредоточением оборудования, требующего систематического обслуживания и ремонта, как правило, в одном месте (подсобном помещении, техническом этаже и т.п.);

- возможностями обеспечения эффективного шумо- и виброгашения.

С помощью центральных СКВ при надлежащей акустической обработке воздуховодов, устройстве глушителей шума и гасителей вибрации можно достигнуть наиболее низких уровней шума в спецпомещениях типа телерадиостудий u1080 и т.п.

Несмотря на ряд достоинств центральных СКВ, надо отметить, что крупные габариты и проведение сложных монтажно-строительных работ по установке кондиционеров, прокладке воздуховодов и трубопроводов часто приводят к невозможности применения этих систем в существующих реконструируемых зданиях.

Местные СКВ разрабатывают на базе автономных и неавтономных кондиционеров, которые устанавливают непосредственно в обслуживаемых помещениях. Достоинством местных СКВ является простота установки и монтажа.

Такая система применяется в большом ряде случаев:

- в существующих жилых и административных зданиях для поддержания теплового микроклимата в отдельных офисных помещениях или в жилых комнатах;

- во вновь строящихся зданиях для отдельных комнат, режим потребления холода в которых резко отличается от такого режима в большинстве других помещений, например, в серверных и других насыщенных тепловыделяющей техникой комнатах административных зданий (подача свежего воздуха и удаление вытяжного воздуха при этом выполняется, как правило, центральными системами приточно-вытяжной вентиляции);

- во вновь строящихся зданиях, если поддержание оптимальных тепловых условий требуется в небольшом числе помещений, например, в ограниченном числе номеров-люкс небольшой гостиницы;

- в больших помещениях как существующих, так и вновь строящихся зданий: кафе и ресторанах, магазинах, проектных залах, аудиториях и т.д.

Автономные СКВ снабжаются извне только электрической энергией, например, кондиционеры сплит-систем, шкафные кондиционеры и т.п. Такие кондиционеры имеют встроенные компрессионные холодильные машины, работающие, как правило, на фреоне 22.

Автономные системы охлаждают и осушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через поверхностные воздухоохладители, которыми являются испарители холодильных машин, а в переходное и зимнее время u1086 они могут производить подогрев воздуха с помощью электрических подогревателей или путем реверсирования работы холодильной машины по циклу так называемого «теплового насоса». Наиболее простым вариантом, представляющим децентрализованное обеспечение в помещениях температурных условий, можно считать применение кондиционеров сплит-систем.

Неавтономные СКВ подразделяются на:

- воздушные, при использовании которых в обслуживаемое помещение подается только воздух (мини-центральные кондиционеры);

- водовоздушные, при использовании которых в кондиционируемые помещения подводятся воздух и вода, несущие тепло или холод, либо то и другое вместе (системы чиллеров-фанкойлов, центральные кондиционеры с местными доводчиками и т.п.).

Однозональные центральные СКВ применяются для обслуживания больших помещений с относительно равномерным распределением тепла, влаговыделений, например, больших залов кинотеатров, аудиторий и т.д. Такие СКВ, как правило, комплектуются устройствами для утилизации тепла (теплоутилизаторами) или смесительными камерами для использования в обслуживаемых помещениях рециркуляции воздуха.

Многозональные центральные СКВ применяют для обслуживания больших помещений, в которых оборудование размещено неравномерно, а также для обслуживания ряда сравнительно небольших помещений. Такие системы более экономичны, чем отдельные системы для каждой зоны или каждого помещения. Однако с их помощью не может быть достигнута такая же степень точности поддержания одного или двух заданных параметров (влажности и температуры), как автономными СКВ (кондиционерами сплит-систем и т.п.).

Прямоточные СКВ полностью работают на наружном воздухе, который обрабатывается в кондиционере, а затем подается в помещение.

Рециркуляционные СКВ, наоборот, работают без притока или с частичной подачей (до 40%) свежего наружного воздуха или на рециркуляционном воздухе (от 60 до 100%), который забирается из помещения и после его обработки в кондиционере вновь подается в это же помещение.

Классификация кондиционирования воздуха по принципу действия на прямоточные и рециркуляционные обусловливается, главным образом, требованиями к комфортности, условиями технологического процесса производства либо технико-экономическими соображениями.

Центральные СКВ с качественным регулированием метеорологических параметров представляют собой широкий ряд наиболее распространенных, так называемых одноканальных систем, в которых весь обработанный воздух при заданных кондициях выходит из кондиционера по одному каналу и поступает далее в одно или несколько помещений.

При этом регулирующий сигнал от терморегулятора, установленного в обслуживаемом помещении, поступает непосредственно на центральный кондиционер. СКВ с количественным регулированием подают в одно или несколько помещений холодный и подогретый воздух по двум параллельным каналам. Температура в каждом помещении регулируется комнатным терморегулятором, воздействующим на местные смесители (воздушные клапаны), которые изменяют соотношение расходов холодного и подогретого воздуха в подаваемой смеси.

Двухканальные системы используются очень редко из-за сложности регулирования, хотя и обладают некоторыми преимуществами, в частности, отсутствием в обслуживаемых помещениях теплообменников, трубопроводов тепло- и холодоносителя; возможностью совместной работы с системой отопления, что особенно важно для существующих зданий, системы отопления которых при устройстве двухканальных систем могут быть сохранены.

Недостатком таких систем являются повышенные затраты на тепловую изоляцию параллельных воздуховодов, подводимых к каждому обслуживаемому помещению. Двухканальные системы так же как и одноканальные, могут быть прямоточными и рециркуляционными.

Кондиционирование воздуха, согласно СНиП 2.04.05-91*, по степени обеспечения метеорологических условий подразделяются на три класса:

- Первый класс - обеспечивает требуемые для технологического процесса параметры в соответствии с нормативными документами.

- Второй класс - обеспечивает оптимальные санитарно-гигиенические нормы или требуемые технологические нормы.

- Третий класс - обеспечивает допустимые нормы, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.

По давлению, создаваемому вентиляторами центральных кондиционеров, СКВ подразделяются на системы низкого давления (до 100 кг/м2), среднего давления (от 100 до 300 кг/м2) и высокого давления (выше 300 кг/м2).

Классификация систем вентиляции воздуха

Вентиляцией называется совокупность мероприятий и устройств, используемых при организации воздухообмена для обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещениях и на рабочих местах в соответствии со СНиП (Строительными нормами). Системы вентиляции обеспечивают поддержание допустимых метеорологических параметров в помещениях различного назначения.

При всем многообразии систем вентиляции, обусловленном назначением помещений, характером технологического процесса, видом вредных выделений и т.п., их можно классифицировать по следующим характерным признакам:

- способу создания давления для перемещения воздуха (с естественным и искусственным побуждением);

- назначению (приточные и вытяжные);

- зоне обслуживания (местные, а также общеобменные);

- конструктивному исполнению (канальные и бесканальные).

Естественная вентиляция.

Перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит:

- вследствие разности температур наружного (атмосферного) воздуха и воздуха в помещении, т.н. «аэрации»;

- вследствие разности давлений «воздушного столба» между нижним уровнем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем - вытяжным устройством (дефлектором), установленным на кровле;

- в результате воздействия так называемого ветрового давления.

Общая схема естественной вентиляции представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Естественная вентиляция

Аэрацию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по условиям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата.

В помещениях с большими избытками тепла воздух всегда теплее наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из него менее плотный теплый воздух.

При этом в замкнутом пространстве помещения возникает циркуляция воздуха, вызываемая источником тепла, подобная той, которую вызывает вентилятор.

В системах естественной вентиляции, в которых перемещение воздуха создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через дефлектор должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков воздуховодов не должна быть более 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах - не превышать 1 м/с.

Воздействие ветрового давления выражается в том, что на наветренных (обращенных к ветру) сторонах здания образуется повышенное, а на подветренных сторонах, а иногда и на кровле, - пониженное давление (разрежение).

Если в ограждениях здания имеются проемы, то с наветренной стороны атмосферный воздух поступает в помещение, а с заветренной - выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит от скорости ветра, обдувающего здание, а также, соответственно, от величин возникающих при этом разностей давлений.

Системы естественной вентиляции относительно просты и не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода электрической энергии. Однако зависимость эффективности этих систем от переменных факторов (температуры воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции.

Механическая вентиляция.

В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.), позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.), что практически невозможно в системах с естественным побуждением. На практике часто предусматривают т.н. «смешанную вентиляцию», т.е. одновременно естественную и механическую вентиляцию. В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении, а также экономически и технически более рациональным.

Приточная вентиляция.

Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.).

Вытяжная вентиляция.

Вытяжная вентиляция удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный или нагретый отработанный воздух. В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения. Как приточная, так и вытяжная вентиляция может устраиваться на рабочем месте (местная) или для всего помещения (общеобменная).

Общая схема вытяжной вентиляции представлена на рисунке 3.

Местная вентиляция.

Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

Местная приточная вентиляция.

Общая схема приточной вентиляции представлена на рисунке 4.



Рисунок 3. Общая схема вытяжной вентиляции

Рисунок 4. Схема приточной вентиляции

К местной приточной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижать в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучению.

К местной приточной вентиляции относятся воздушные оазисы - участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками высотой 2-2,5 м, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой. Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, печей и пр.), которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потоков воздуха. Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги и т.п.) обычно применяют смешанную систему вентиляции - общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и приток) для обслуживания рабочих мест.

Местная вытяжная вентиляция.

Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделений вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их распространение по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удаления вредностей применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зонты, бортовые отсосы, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.).

Основные требования, которым они должны удовлетворять: место образования вредных выделений по возможности должно быть полностью укрыто; конструкция местного отсоса должна быть такой, чтобы отсос не мешал нормальной работе и не снижал производительность труда; вредные выделения необходимо удалять от места их образования в направлении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, холодные тяжелые газы и пыль - вниз);

Конструкции местных отсосов делят на группы: полуоткрытые отсосы (вытяжные шкафы, зонты) - объемы воздуха определяются расчетом; открытого типа (бортовые отсосы) - отвод вредных выделений достигается лишь при больших объемах отсасываемого воздуха. Основными элементами такой системы являются местные отсосы - укрытия (МО), всасывающая сеть воздуховодов (ВС), вентилятор (В) центробежного или осевого типа, ВШ - вытяжная шахта.

При устройстве местной вытяжной вентиляции для улавливания пылевыделений удаляемый из цеха воздух, перед выбросом его в атмосферу, должен быть предварительно очищен от пыли. Наиболее сложными вытяжными системами являются такие, в которых предусматривают очень высокую степень очистки воздуха от пыли с установкой последовательно двух или даже трех пылеуловителей (фильтров).

Местные вытяжные системы, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается при небольшом объеме удаляемого воздуха достичь хорошего санитарно-гигиенического эффекта.

Местные системы не могут решить всех задач вентиляции: не все вредные выделения могут быть локализованы этими системами, например, вредные выделения, рассредоточенные на значительной площади или в объеме; подача воздуха в отдельные зоны помещения не может обеспечить необходимые условия воздушной среды, если работа производится на всей площади помещения или она связана с перемещением и т.д.

Общеобменные системы вентиляции, как приточные, так и вытяжные, предназначены для осуществления вентиляции в помещении в целом или в значительной его части. Такие системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения.

Общеобменная приточная вентиляция.

Общеобменная приточная вентиляция устраивается для ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных санитарно-гигиенических норм и свободного дыхания человека в рабочей зоне.

При отрицательном тепловом балансе, т.е. при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей воздух очищают от пыли. При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.

Общеобменная вытяжная вентиляция.

Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор (обычно осевого типа) с электродвигателем на одной оси, расположенный в окне или в отверстии стены.

Такая установка удаляет воздух из ближайшей к вентилятору зоны помещения, осуществляя лишь общий воздухообмен. В некоторых случаях установка имеет протяженный вытяжной воздуховод. Если длина вытяжного воздуховода превышает 30-40 м и соответственно потери давления в сети составляют более 30-40 кг/м2, то вместо осевого вентилятора устанавливается вентилятор центробежного типа.

Когда вредными выделениями в цехе являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу цеха или выполняют в виде подпольных каналов. В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, пыль и т.п.) и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточенно, на различных уровнях и т.п.), часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например, местной или общеобменной.



2. Порядок эксплуатации систем промышленной вентиляции и кондиционирования различных производственных участков и цехов

2.1 Общие условия эффективной эксплуатации систем промышленной вентиляции и кондиционирования

Эффективность и бесперебойность работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха обеспечивается правильной и систематической их эксплуатацией, которой предусматривается:

а) обоснованный штат для обслуживания вентиляционных установок;

б) обеспечение нормального технического состояния вентиляционных установок с проведением своевременного и качественного ремонта;

в) систематическое обследование состояния воздушной среды в рабочих помещениях с определением гигиенической эффективности вентиляционных устройств и, в случае необходимости, проведение работ по их наладке.

Основным элементом технической эксплуатации является система технического обслуживания и ремонта (ТО и Р). Система ТО и Р - система так называемого предупредительного типа. Сущность такой системы заключается в том, что по истечении определенного отработанного времени в момент ожидаемого отказа производятся различного рода ремонтные воздействия: техническое обслуживание, текущий или капитальный ремонты (рисунок 5).

Порядок выполнения работ по ТО, текущему и капитальному ремонтам разрабатывается заводами-изготовителями оборудования и определяется в инструкциях по эксплуатации. Ремонт оборудования может осуществляться собственными силами организаций, эксплуатирующих оборудование, сторонними специализированными ремонтными организациями, а также узко специализированными подразделениями заводов-изготовителей.



Рисунок 5. Система планово-предупредительного ремонта

Следует отметить, что в последние годы для обслуживания вентиляционного оборудования получили распространение специализированные организации фирм производителей вентиляционного оборудования.

Особенностью их работы является то, что ремонт с полной разборкой практически не применяется.

Как текущий, так и капитальный ремонты выполняются путем замены пришедших в негодность агрегатов, узлов и деталей на годные заводского изготовления.

Организации, имеющие вентиляционное оборудование, выбирают форму ТО и Р, наиболее полно отвечающую целям производства и обеспечивающую получение максимальной прибыли.

Основными проблемами технического обслуживания и ремонта вентиляционного оборудования, стоящими перед каждой организацией, являются следующие:

1 - установление экономически оптимальных границ ТО и Р;

2 - установление сроков и режимов проведения ТО и Р;

3 - установление содержания работ по ТО и Р;

4 - организация производства ТО и Р. Частично разрешают эти проблемы и отражают основные организационные и технические требования к эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок», введенные в действие с 1 октября 2003 года и обязательные для всех Потребителей электроэнергии независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности.

Типовые номенклатуры ремонтных работ, уточненные сроки службы, нормативы периодичности, продолжительности и трудоемкости ремонта указаны в справочниках. Приведенная в них информация имеет рекомендательный характер.

К сожалению, имеющаяся литература по эксплуатации оборудования систем вентиляции и кондиционирования воздуха во многом устарела и не соответствует современному оборудованию.

Поэтому в настоящей работе приведем обобщенные данные производителей вентиляционного оборудования и требований Правил по составу и периодичности технического обслуживания установок.

Техническое обслуживание установок заключается в эксплуатационном уходе (чистка, обтирка, регулярный наружный осмотр, выявление неисправностей, смазка, проверка состояния подшипников и исправности заземления) и мелком ремонте оборудования (устранение мелких дефектов, подтяжка креплений, частичная регулировка и т.п.).

Техническое обслуживание установок выполняется по мере необходимости, но не реже приведенной ниже периодичности (рисунок 6).



Рисунок 6. Периодичность технического обслуживания оборудования

2.2 Вентиляция и кондиционирование производственных помещений

Вентиляция и кондиционирование производственных помещений - процесс поддержания в них параметров воздуха (температуры, относительной влажности, скорости движения, чистоты), оптимальных для трудовой деятельности сотрудников предприятия и осуществления технологических процессов производства.

В зависимости от типа производства при осуществлении технологических процессов возникают следующие вредные факторы:

- выделение мелкодисперсных взвесей, висящих в воздухе (пыли, металлов и т.п.);

- выделение газов и паров;

- выделение дыма;

- выделение влаги;

- выделение тепла.

Промышленные системы вентиляции и кондиционирования предназначены для того, чтобы компенсировать указанные вредные факторы и поддерживать в производственных помещениях параметры воздуха, соответствующие санитарным и гигиеническим требованиям. Кроме того эти системы обеспечивают требования к микроклимату с точки зрения осуществления технологических процессов производства, эксплуатации промышленного оборудования и хранения готовой продукции.

В соответствии с нормами законодательства системой очистки воздуха должны быть оборудованы каждый цех, складское или вспомогательное помещения с учётом их индивидуальных требований к параметрам воздуха.

Выбор типа системы промышленной вентиляции и кондиционирования зависит от назначения самого объекта и от специфики технологических производственных процессов на нём задействованных. Для одних объектов требуется высокая степень очистки воздуха производственных зон, для других - поддержание определенного температурного и влажностного режима, для третьих - постоянная подача свежего воздуха в рабочие помещения.

Ввиду уникальности каждого промышленного объекта с точки зрения вышеперечисленных условий, процесс проектирования и выбора необходимого оборудования - процесс индивидуальный и не может быть универсальным или типовым. Его основные этапы включают в себя:

- разработку технического задания, в котором отражаются необходимые требования к микроклимату каждого производственного помещения, режим и специфика работы каждого помещения, планировочные решения по размещению оборудования и другие требования к системе вентиляции и кондиционирования;

- расчёты индивидуальных климатических параметров для каждого помещения, разработка решений по оптимальному движению потоков воздуха в помещениях, определение требуемой кратности воздухообмена, на основании данных проработок будет осуществляться расчёт необходимой производительности и мощности оборудования промышленной системы вентиляции и кондиционирования;

- выбор необходимого оборудования на основании произведенных расчетов в соответствии с требуемой производительностью, надёжностью и экономической целесообразностью использования данного оборудования.

В зависимости от способа побуждения движения воздушных потоков различают следующие типы систем промышленной вентиляции:

- естественная вентиляция (проветривание помещений с помощью вентиляционных отверстий и шахт);

- механическая вентиляция (с принуждением движения воздушных масс с помощью вентиляторов);

- комбинированная вентиляция - сочетание двух вышеуказанных типов.

Естественные и комбинированные схемы по понятным причинам наиболее экономичны и просты в обслуживании. Но в то же время им присущи определенные недостатки. Прежде всего, не происходит очистка поступающего в помещения воздуха. Также не очищается и удаляемый из помещений воздух, что может привести к нарушению экологических норм. Кроме того, естественная вентиляция не всегда способна обеспечить требуемую производительность воздухообмена в помещениях.

Совместно с общеобменной системой производственные помещения оборудуются локальными вытяжками (зонтами, шкафами) для удаления различных местных выбросов - тепла, пара, пыли и так далее. Вид, количество, мощность вытяжек зависят от особенностей технологических процессов, происходящих в каждом конкретном помещении.

По функциональному назначению вентиляционное оборудование делится на:

- приточные установки, осуществляющие подачу в вентилируемые помещения необходимого количества свежего воздуха;

- вытяжные установки, удаляющие теплый и загрязненный воздух из цехов и всех остальных помещений.

В зависимости от мощности теплопритоков, сопутствующих производственной деятельности предприятия, происходит выбор типа системы кондиционирования. Для небольших производственных объектов с низким уровнем тепловыделений от оборудования и рабочего персонала, подойдет решение в виде одной или нескольких сплит-систем либо мультизональной системы кондиционирования. Для большого производства понадобится уже полноценная система «чиллер» - «фанкойл», которая обеспечит холодоснабжение помещений объекта любого масштаба.

Для максимально эффективной эксплуатации климатического оборудования, а также для обеспечения его бесперебойной работы, производится полная или частичная автоматизация управления системой вентиляции и кондиционирования. Система может управляться в автоматическом либо ручном режимах, её включение / отключение может осуществляться в соответствии с определенным расписанием. Управление системой производится дистанционно диспетчером либо непосредственно из венткамер или обслуживаемых помещений. Автоматика позволяет поддерживать нужные параметры воздуха в заданных пределах. контролирует работу и состояние отдельных составляющих системы (производительность вентиляторов, загрязненность фильтров, температуру тепло- и хладоносителей), тем самым упрощая и удешевляя процесс эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования на производстве.



3. Особенности проектирования систем промышленной вентиляции и кондиционирования

3.1 Особенности проектирования систем промышленной вентиляции

Проектирование вентиляции промышленных предприятий состоит из нескольких основных этапов:

1. Определение основных условий помещений (их площадь, особенности конфигурации, применяемое оборудование и пр.).

2. Учет климатических особенностей (температура воздуха, давление и скорость ветра).

3. Целевое назначение помещения - к примеру, может потребоваться местная вентиляция наряду с приточно-вытяжной системой общего типа.

На основании полученных данных осуществляется расчет, который включает в себя:

- определение сечения воздуховодов;

- вычисление кратности воздухообмена;

- определение площади вентиляционных отверстий;

- расчет мощности оборудования;

- определение количества необходимых материалов.

Следует отметить, что проектирование вентиляции промышленных помещений является крайне ответственной и в то же время достаточно сложной задачей.

На рисунке 7 схематично представлен проект промышленной вентиляционной системы.



Рисунок 7. Проект промышленной вентиляционной системы

Помимо проектирования, очень важно правильно выбрать материалы для воздуховодов. К примеру, на пожаро- и взрывоопасных объектах необходимо использовать для монтажа каналов несгораемые материалы, к примеру, оцинкованную сталь. Ее же можно применять в помещениях с высокой температурой.

Если же основное требование заключается в устойчивости к коррозии, к примеру, когда воздуховоду предстоит работать в агрессивной среде или в помещениях с повышенной влажностью, то лучше использовать ПВХ трубы нужного диаметра.

На участках со сложной конфигурацией магистралей используют гибкие гофрированные трубы. Однако, если имеется возможность выполнить монтаж жестких колен, лучше отдать предпочтение им.

Преимущества последних заключаются в прочности и долговечности. Гофра же позволяет выполнить сборку системы даже в наиболее труднодоступных местах.

Системы вентиляции для предприятий должны иметь повышенные показатели надежности. От функциональности системы зависит не только эффективная работа основного оборудования, но и безопасность персонала. Эффективное удаление пыли и продуктов, выделяющихся при производстве, поддержание оптимального уровня влажности воздуха снижают риск развития профессиональных заболеваний у персонала.

Профессиональное проектирование и квалифицированный монтаж систем вентиляции создают надлежащие условия эксплуатации производственных помещений:

- оптимальный микроклимат в здании;

- соответствие воздушной среды санитарным нормам;

- снижение взрыво- и пожароопасности предприятия;

- обеспечение технологического режима производства, условий хранения сырья и продукции.

Схема работы промышленной вентиляции представлена на рисунке 8.

Рисунок 8. Схема работы промышленной вентиляции

При проектировании системы промышленной вентиляции учитывается объем и конфигурация производственных помещений, численность рабочего персонала, теплоотдача оборудования, климатические условия местности.

При разработке проекта специалисты руководствуются нормативами СНиПа 3.05.01-85, в которых содержатся требования о соответствии применяемого оборудования и материалов рабочим условиям помещений. В правилах оговаривается, в частности, применяемый материал для воздуховодов, его плотность, температуростойкость, подверженность коррозийному влиянию.

С учетом всех нюансов эксплуатации помещений предприятия вычисляются проектные параметры системы вентиляции:

- требуемая кратность воздухообмена;

- протяженность и диаметр воздуховодов;

- мощность вентиляционных установок;

- перечень дополнительного оборудования (фильтров, увлажнителей и т.д.);

- сметная стоимость системы с учетом затрат на монтаж.

В результате создается общая схема разводки воздуховодов и питающих кабелей. Проводится технико-экономическое обоснование проекта.

3.2 Технология монтажа промышленной вентиляции

Специфика небольших предприятий, как правило, индивидуальна и требует персональных мероприятий по устройству вентиляции. В зависимости от профиля предприятия и особенностей производства выполняется установка общей системы вентиляции или организуется дополнительная циркуляция воздуха на отдельных участках или рабочих местах. Монтаж устройств местного воздухообмена производится для обдува выпускаемых изделий, усиления тяги в котлах и обеспечения других процессов, предусмотренных технологией.

Монтажные работы включают в себя целый ряд технологических операций и проводятся в такой последовательности:

1. Определяются места установки вентиляторов.

2. Пробиваются отверстия под воздуховоды в несущих и промежуточных стенах.

3. Монтируются крепления и производится сборка вентиляционных каналов и ответвлений.

4. Устанавливаются диффузоры, защитные решетки, трубопроводы для отвода конденсата и т.д.

5. Производится монтаж и обвязка вентиляторов, установка калориферов или холодильной техники.

6. Подключается электрическое оборудование.

7. Выполняются пусконаладочные работы.

8. Оформляется акт приема-передачи с подписями заказчика и подрядчика.

...