Проектирование систем вентиляции производственных зданий и помещений

Системы кондиционирования воздуха

Системы кондиционирования воздуха контролируют качество воздуха и тепловую среду как для людей, так и для производственных процессов.

Системы общеобменной вентиляции

В общеобменных системах вентиляции некоторые параметры воздуха в помещении регулируются лишь частично. Целевые уровни обычно ниже, чем для кондиционирования воздуха.

Местные системы вентиляции

Местные системы вентиляции используются для локальных контролируемых зон. Эти системы основаны на локальном улавливании загрязняющих веществ.

Системы технологической вентиляции

Целью технологической вентиляции является поддержание определенных условий для обеспечения технологического процесса.

Основные требования, предъявляемые к системе вентиляции

Многие производственные процессы выделяют в окружающую среду большое количество теплоты и влаги. В таких условиях может быть экономически нецелесообразно поддерживать комфортные условия, особенно летом. Комфортные условия не являются физиологически необходимыми, поскольку тело человека должно находиться в тепловом балансе с окружающей средой, но это может происходить в условиях температуры и влажности, значительно превышающих нормальную зону комфорта. В помещениях, где технологическими процессами выделяется низкое или среднее количество теплоты и влажности, комфортные условия могут не создаваться, если воздействие на персонал является нечастым и непродолжительным. В таких случаях вентиляция может быть единственным средством контроля параметров среды в помещении, необходимым для предотвращения чрезмерного физиологического теплового стресса.

Контроль параметров температуры и влажности становится более жестким и конкретным, если критерием для этого становится именно комфорт персонала, а не просто предотвращение теплового стресса.

Контроль окружающей среды в помещении для производственного процесса может потребоваться, если он влияет на один или несколько из следующих факторов.

·       Скорость химической реакции

·       Скорость кристаллизации

·       Скорость биохимической реакции

·       Точность изготовления и однородность конечного продукта

·       Формование конечного продукта

·       Восстановление влажности конечного продукта

·       Появление коррозии и дефектов поверхности

·       Чистота воздуха

·       Статическое электричество

Поддержание уровня температуры

Промышленные вентиляционные установки обычно рассчитаны на поддержание температуры внутри производственных помещений от 16 до 32 °C и относительной влажности не более 60%. Более жесткий контроль этих параметров воздуха часто продиктован конкретными технологическими процессами, осуществляемыми в здании. Рабочие, осуществляющие в основном малоподвижные операции, предпочитают зимнюю температуру 22 °C и летнюю температуру 26 °C при максимальной относительной влажности 60%. Рабочие с высокой степенью активности предпочитают 18 °C; они менее чувствительны к изменениям температуры и могут охлаждаться за счет увеличения скорости воздуха.

Контроль уровня загрязнения воздуха

Токсичные или опасные для здоровья человека материалы присутствуют на многих промышленных предприятиях. Газы и пары находятся возле кислотных ванн и резервуаров с технологическими химикатами. При нанесении покрытия, напылении, смешивании, абразивной очистке, обработке ультразвуком и т.п., образуется пыль, пары жидких веществ и аэрозоли. Системы кондиционирования и вентиляции должны минимизировать воздействие этих находящихся в воздухе веществ на присутствующих в здании людей. Концентрации в воздухе газообразных легковоспламеняющихся веществ также должны контролироваться на уровне 25% от нижнего предела самовозгораемости.

Расчет тепловых нагрузок

·       Воздействие солнечной энергии

Тепловая нагрузка на крышу обычно является самой большой нагрузкой на ограждающие конструкции производственных помещений. Нагрузки от солнечного излучения на стены часто незначительны, поскольку современные производственные здания обычно не имеют окон. В промышленных зонах поверхность крыши обычно сильно загрязнена, поэтому при расчетах тепловой нагрузки следует принимать темный цвет покрытия кровли.

·       Внутренние тепловыделения

Теплота, выделяемая производственным оборудованием и технологическими процессами, а также готовой продукцией, освещением, людьми и прочими устройствами, определяет суммарную тепловую нагрузку, на основании которой проектируется система ОВиК.

Информация о графиках работы оборудования позволяет применить соответствующие коэффициенты для определения фактического потребления электроэнергии.   Простое суммирование всех подключенных нагрузок может значительно увеличить требуемую производительность системы.

Следует рассмотреть возможность нагрева помещения до некоторого минимального уровня без учета явной теплоты, выделяемой оборудованием или технологическими процессами. На большинстве промышленных объектов скрытая тепловая нагрузка минимальна, при этом люди и наружный воздух являются основными ее составляющими. Однако, в случае, когда некоторые процессы и конечные продукты действительно создают скрытую нагрузку, вентиляционная система должна контролировать конденсацию влаги на холодных поверхностях.

Эффект стратификации

Нагрузка на систему охлаждения может быть значительно снижена, если в рабочем пространстве используется эффект стратификации. Когда потолок или крыша производственного цеха высокие, застойный слой теплого воздуха прямо под крышей, а также источники теплоты в непосредственной близости к нему, мало влияют на людей или оборудование и практически не создают тепловую нагрузку на систему охлаждения. В зависимости от конструкции здания, от 20 до 60% тепловой энергии уходит из зоны охлаждения. В зимнее время рециркуляция воздуха из пространства под крышей может быть рентабельным, поскольку снижает нагрузку на систему отопления.

Воздуховоды приточного и вытяжного воздуха следует располагать как можно ниже, чтобы избегать тепловых потерь, которые могут возникнуть в режиме охлаждения из-за влияния теплых слоев застойного воздуха.

Расположение диффузоров приточного воздуха обычно определено границей стратифицированного воздуха. Помещения с низким соотношением количества персонала к общей площади пола предполагают использование небольшого количества приточного воздуха с точечным охлаждением конкретных рабочих мест.

Обновляемый воздух

Подача наружного воздуха обеспечивает качество воздуха и поддержание необходимого избыточного давления в производственных помещениях. Для этого воздух должен быть отфильтрован и термически подготовлен, а его количество должно превышать количество отработанного воздуха, выбрасываемого наружу. Рекуперация теплоты и влаги из потока отработанного воздуха может существенно снизить нагрузку на систему подготовки наружного воздуха.

Процессы, требующие удаления большого количества воздуха, который может содержать опасные для здоровья и переносимые по воздуху пары, бактерии или радиоактивные частицы, в идеале следует размещать в помещениях производственного предприятия, которые требуют минимального отопления, и не совсем требуют охлаждения.

Теплота от вентиляторов

Вентиляторы, которые нагнетают воздух в систему вентиляции выделяют теплоту. Эта теплота не ощущается людьми, присутствующими внутри здания, но увеличивает тепловую нагрузку на систему охлаждения. Поэтому при проектировании системы температура воздуха, нагнетаемого охлаждающим устройством, требует более низких значений, чтобы компенсировать повышение температуры воздуха, проходящего через вентилятор.

Поддержание избыточного давления

Поддержание разницы давлений в различных помещениях предприятия является важным методом контроля загрязнения воздуха. Самое чистое помещение должно иметь наибольшее значение избыточного давления. При понижении избыточного давления, происходит соответствующее уменьшение чистоты воздуха. Обычно перепад давления составляет около 12,5 или 25 Па.