Оглавление:

• Особенность производственных объектов
• Как подступиться к задаче?
• Типы систем вытяжной вентиляции
• Типы систем приточной вентиляции
• Состав оборудования и компоненты систем
• Меры энергоэффективности
• Нормативная база (СП, СНиП, ГОСТ)
• Расчеты приточного воздуха по СП
• Примеры проектов и принятые решения на практике

 

Особенность производственных объектов

Одним из самых сложных видов объектов с точки зрения строительства и организации инженерных систем по праву считаются производственные помещения. И понятно почему:

1. Не бывает двух одинаковых производств

На каждом предприятии свой технологический процесс, своя площадь помещений, конструкция здания, количество сотрудников и т.д. Часто даже на предприятиях одной направленности подход к работе и особенности производства свои собственные. В одном сварочном цеху варят металлоконструкции длиной 12 метров, на другом варят небольшие изделия не более 1 м длиной. Вроде бы одно и то же, но с точки выстраивания процесса производства, а следовательно, и оснащения цеха все кардинально меняется. Дальше будем разбираться почему.

2. Практически любое производство очень «ресурсоемко»

Как правило, на любом производстве выполняются те виды работ, которые требуют большого количества электроэнергии, воды, а также сопровождаются большим количеством вредных выделений, паров, тепла, запахов и тд. Что влечет за собой и высокие требования к организации системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

3. Экологическая составляющая

В современной России все-таки начали приходить к тому, что производство не только должно изготавливать продукцию в соответствии со стандартами качества, но и не должно вредить окружающей среде, и мы все чаще сталкиваемся с проверками экологических служб на предмет вредных выбросов в окружающую среду.

4. Сложность расчетов и сбора исходных данных

В учебниках и нормативных документах (СНиПы, ГОСТы) очень все удобно и правильно написано, но в реальном мире часто бывает сложно следовать по тому правильному пути. Очень хорошо рассчитывать, проектировать и строить «идеальные объекты», когда у вас есть все необходимые энергоснабжающие ресурсы в достатке, когда сотрудники все всё умеют и правильно используют, когда оборудование работает четко по тому сценарию, как обещал завод-изготовитель, когда у вас производство строится один раз и на 100 лет, а не когда вы каждые 3 года расширяетесь, меняете технологию и тд.

5. Стоимость строительства

Мы живем в реальном мире и понимаем, что наша работа и заключается в том, чтобы найти тот самый оптимум в тех неидеальных условиях. Наш любимый пример заключается в том, что задача умов по проектированию и монтажу инженерных систем это найти ту самую точку в системе координат, когда результат уже очень хорош, а затраты все еще не выросли до небес. (см. Рис. 1)

Задача инженеров найти то самое решение, когда результат работы уже очень хорош, но цена все еще приемлема и не проваливаться выше области, где цена может расти в 2-3 раза за счет очень дорогих и сложных решений, а на результате работы это уже не сильно сказывается.

Несмотря на свою простоту этот пример является одним из самых жизненных.

Как подступиться к решению задачи по организации вентиляции и кондиционирования на промышленном объекте?

Чтобы понять, с чего начать, нужно сформулировать что является проблемой. Например, вы строите производство, где будет проходить какой-то технологический процесс, сопровождающийся вредными выбросами, большим количеством избыточного тепла, а также вам нужно поддерживать влажность выше 50% круглый год и температуру в помещении не ниже +20 гр.

Это уже звучит почти как ТЗ, но все еще недостаточно данных.

1. На вашем производстве должен быть технолог (или кто-то, кто выполняет его роль). Он должен знать, какое оборудование, в каком количестве имеется и какую работу выполняет. По возможности рассчитать или откуда-то взять исходные данные по вредностям и тепловыделениям – например от оборудования, может производитель станка дать информацию или она есть в документации. Это уже пол дела, но даже если этого нет, то есть способы косвенно определить или рассчитать или взять какие-то параметры из опыта или аналогичных проектов.
2. У вас должны быть планировки помещений, архитектурный проект или хотя бы план БТИ с назначением помещений (цех, склад, лаборатория, офис и тд). (см. Рис.2). Также на этих чертежах должны быть отражены все помещения и все оборудование, которое влияет на проектирование будущей системы вентиляции. Часто эту информацию приходится собирать совместно при посещении производства и общении с технологами, начальниками производства и т.д.
3. У вас должна быть информация по имеющимся энергоресурсам – электричество, горячая вода (контур теплоснабжения), канализация и т.д. А также понимание, сколько ресурсов вы готовы выделить на системы вентиляции и кондиционирования – это часто один из самых важных вопросов т.к. от него зависит какими возможностями мы обладаем при подборе оптимальных решений, поскольку климатические системы особенно в промышленности, как правило, требуют больших мощностей на работу. Например, нагрев приточного воздуха системы вентиляции в зимний период года очень энергоемкий процесс и если на производстве нет контура технической горячей воды, то приходится греть приточный воздух электричеством и искать различные способы повышения энергоэффективности (рекуперация, рециркуляция и т.д.)

Получив ответы на данный перечень вопросов уже можно начинать что-то продумывать, по ходу дела разбираясь с деталями.

Типы систем вентиляции на промышленном предприятии

Теперь перейдем к самому главному, что же является решением тех самых проблем, о которых мы говорили выше.

Цель системы вентиляции – удаление вредностей, избытков тепла, избытков влаги, а также замещение удаляемого воздуха свежим чистым приточным воздухом для обеспечения комфортных и безопасных условий для сотрудников производства.

Цель системы кондиционирования – создание оптимальных условий по температуре и влажности воздуха для обеспечения требований технологического процесса, а также комфорта и безопасности всех сотрудников на предприятии.

Вытяжная вентиляция производственных помещений

Вытяжная вентиляция выполняет задачу удалению загрязненного «отработанного» воздуха из помещений. Ее можно разделить на несколько категорий:

Общеобменная вытяжная вентиляция

Это когда воздух удаляется из общего пространства цеха, когда нет каких-то конкретных зон, а есть задача вентилировать все пространство помещения. Например, большой сварочный цех, где нет локализованных зон работы, и весь дым от процесса сварки равномерно выделяется по всему цеху и поднимается под потолок. (см. Рис. 3)

При таком производственном процессе, устройство системы вентиляции организовывается следующим образом:

Как правило, по всему цеху (или в определенной зоне) прокладывается под потолком вытяжной воздуховод с решетками (см. Рис. 4), через которые удаляется воздух и выбрасывается на улицу. Это самый простой и распространенный способ вытяжной системы вентиляции. Но его эффективность ниже, поскольку у нас весь воздух в цеху перемешивается, и мы удаляем не локально, а все что попадет в вытяжку, то есть с меньшей концентрацией вредности.

Местная вытяжная вентиляция

Применяется, когда есть возможность удалять вредности, тепло из конкретной точки. Например, рабочая поверхность или какая-то зона станка, от которой идет дым и т.д. Такой способ является наиболее эффективным т.к. позволяет нам концентрировано удалять именно самый загрязненный воздух, а соответственно позволяет сделать систему менее мощный и удалять меньший объем воздуха.

При таком способе есть несколько решений, как удалять воздух, например устанавливают над рабочей поверхностью вытяжные зонты. (см. рис. 5)

Еще один способ местной вытяжной вентиляции – это применение местных вытяжных отсосов. Когда, например, оборудование или станок имеет собственный выход, предназначенный для удаления воздуха непосредственно из оборудования. (см. Рис. 6)

Еще один пример, который часто применяют в сварочных цехах или производствах, где сотрудники выполняют какую-то работу над рабочей поверхностью и нужна мобильная вытяжка, которую необходимо перемещать и подводить в нужное место. Такое устройство называется «Лиана» (см. Рис. 7). Имеет большое количество модификаций и вариантов исполнения.

В некоторых случаях применяется еще один способ удаления вытяжного воздуха из производственного цеха или лаборатории. Например, когда объектом вредностей являются тяжелые пары, аэрозоли или пыль (древесная, цементная), тогда вытяжку из помещения необходимо делать из нижней зоны т.к. вредности не поднимаются под потолок, а наоборот опускаются вниз. (см. Рис. 8)

Резюмируя все, что касается вытяжной вентиляции производственных зданий, можно сказать, что она является основной для расчета всей системы вентиляции в целом т.к. от нее зависит то, сколько воздуха и каким образом мы должны удалять из помещений. К расчетам мы вернемся в данной статье чуть позже. Но понимая, сколько воздуха мы должны удалять из помещения, мы приходим к тому, сколько воздуха должно в него поступать, поскольку в здании всегда присутствует баланс воздухообмена. Приток=вытяжке.

 

Приточная вентиляция производственных помещений

Приточная вентиляция – это система, отвечающая за подачу свежего, чистого уличного воздуха в помещение. Она выполняет следующие задачи:

1. Компенсация вытяжной системы.
2. Приток свежего воздуха для людей, работающих в помещении.
3. Контролируемый нагрев (иногда охлаждение) приточного уличного воздуха в зимний/летний период года, чтобы в помещение поступал воздух нужной температуры.
4. Очистка воздуха с помощью системы фильтров (от пыли, пыльцы, насекомых и др.)

В случае с промышленными объектами, ключевая роль приточной системы — это в большей степени компенсации всех вытяжных систем т.к. по объему удаляемого воздуха, как правило, это гораздо больший объем, нежели необходимо для дыхания сотрудников.

Когда мы говорим о производственных цехах, часто речь заходит о том, почему нельзя сделать только вытяжную вентиляцию, чтобы удаляла все вредности, но не делать приток?

Физика процессов работает таким образом, что при неизменности давления в помещении (в обычной жизни это такое же атмосферное давление, как и на улице) – невозможно удалить воздух из помещения (здания), не заменив его воздухом с улицы. В здании (или в помещении) всегда сохраняется баланс воздухообмена: Сколько воздуха удалили, столько и подали. Представьте это самостоятельно на примере футбольного мяча, воздушного шара или ваккуумного пакета. Там наглядно видно, как при удалении или нагнетании воздуха изнутри и во внутрь меняется его объем, но там у нас эластичные стенки, чего не скажешь о капитальном строении в виде завода.

 

Что будет, если мы включаем только вытяжную систему?

1. Воздух найдет свои «щели» и будет тянуть через них воздух извне естественным путем, без каких-либо приточных систем.
2. При очень мощной вытяжной системе, и недостаточном количестве «щелей/неплотностей» у нас в помещении будет происходить разряжение, то есть снижение давления воздуха (вакуумация). Вплоть до того, что можно не открыть дверь, так сильно ее будет притягивать.
3. Может закладывать уши и ухудшаться самочувствие сотрудников.

Все это актуально при мощной системе вентиляции в относительно небольшом для нее пространстве. Конечно, если мы говорим о цехе в 10000 м2 и небольшом дисбалансе вытяжки в 500 м3/ч, то ничего не будет ощущаться.

Почему нельзя просто открыть окно или сделать в стене решетку?

Можно. Но:

1. С улицы будет лететь вся пыль и грязь, для многих производственных процессов (например, пищевое производство) – это прямо запрещено нормами, производить продукцию в таких условиях.
2. С улицы будет поступать холодный воздух зимой. При мощной вытяжке температура в цеху может выхолодиться за пару часов до 0 градусов, даже при хорошо работающем отоплении. Из окон, ворот и дверей будет постоянно дуть сильный сквозняк (уравновешивая вытяжку). Для многих производств такие условия недопустимы. Не говоря уже о том, что люди будут мерзнуть и болеть.
3. В конце концов нормы СНиП и ГОСТ прямо обязывают делать принудительную механическую приточную и вытяжную вентиляцию для большинства промышленных объектов.

Резюмируя, можно сказать, что для промышленных объектов монтаж приточной составляющей системы вентиляции является скорее дополняющей и компенсирующей, но ключевым моментом является то, что именно она устроена гораздо сложнее (чем вытяжная) и ее стоимость в составе всей вентиляции является наиболее значимой. Почему так, разберемся в следующем разделе.

 

Приточная вентиляция с охлаждением

В некоторых случаях, когда требуется поддерживать температуру приточного воздуха в летний период года ниже уличной (например, всегда 22гр.). В состав приточной системы рассчитывают и устанавливают секцию охлаждения. Принципиально встречается только 2 способа охлаждения приточного воздуха:

1. Фреоновый охладитель с компрессорно-конденсаторным блоком (ККБ) или VRF система. (рис. 9)

Данное решение работает аналогично, как и бытовые сплит-системы, которые встречаются повсеместно. У нас есть холодильный контур с низкотемпературным теплоносителем (фреон R410, R32 и т.д.). В состав приточной установки добавляется медно-алюминиевый теплообменник-испаритель, на улице устанавливается внешний блок (ККБ). Фреон циркулирует в системе по медным трубам и отводит тепло от испарителя и выбрасывает его на улицу с помощью ККБ. Точно также устроен обычный кондиционер бытовой (сплит-система).

Система автоматики приточной установки также управляет данным процессом и определяет в каком режиме работает оборудование и поддерживает нужную температуру притока.

Фреоновое охлаждение применяется повсеместно на небольших и средних мощностях систем вентиляции. Когда холодильная мощность обычно до 50-100 кВт по холоду.

Вторым ограничением является удаленность внешнего блока от приточной установки, обычно до 30-50 м.

1. Водяной охладитель с чиллером. Чиллер достаточно сложная холодильная машина и применяется только на больших мощностях оборудования. Целесообразность его применения появляется на мощностях от 200-300 кВт по холодильной мощности или в ситуации, когда внешний блок (сам чиллер) очень удален от приточной установки (более 50 м).

Принцип работы чиллера (если очень упрощать) следующий: Холодильная машина (чиллер) внутри также работает на фреоне, это готовое изделие, но холод от самого чиллера до секции охлаждения приточной установки передается водой или гликолем. То есть в чиллере стоит промежуточный теплообменник, который охлаждает водяной контур. Обычно вода циркулирует с температурой 7-12 гр. Водяной контур имеет свою насосную группу и позволяет подобрать насос так, чтобы обеспечивать перемещение теплоносителя на любые расстояния (200, 300, 500 м и т.д.). Также это становится целесообразно экономически на очень больших холодильных мощностях т.к. в системе с чиллером вода циркулирует по стальным или полипропиленовым трубам, а фреон циркулирует по медным в случае с применение ККБ.

Состав оборудования приточно-вытяжной системы вентиляции

Приточная вентиляционная установка

Основным оборудованием любой системы приточно-вытяжной вентиляции является приточная установка, поскольку это самое сложное оборудование во всей системе и состоит она из нескольких компонентов:

1. Вентиляторная секция (или вентилятор). Этот агрегат отвечает за самое важное – перемещение воздуха по системе воздуховодов с улицы в помещение. Мощность вентилятора отвечает за расход воздуха (объем воздуха перемещаемого в единицу времени [м3/ч]).
2. Фильтр. Этот агрегат отвечает за очистку уличного воздуха от пыли, грязи, насекомых, пыльцы и т.д. Фильтрующие модули бывают нескольких типов по степени очистки:
   1. Грубой очистки (G1-G4) (крупные частицы размером от 10 мкм). Обычно используется как первая (часто единственная) ступень системы фильтрации.
   2. Тонкой очистки (F5-F9) (задерживают мелкие частицы от 0,4 мкм). Обычно регламентированы санитарными нормами в системах с повышенным требованием к качеству воздуха
   3. Полной очистки (HEPA H10-H14) и ULPA (U15-U17) — cпособны задерживать мельчайшие микробы и бактерии, поэтому их применяют в микролабораториях, микроэлектронике и др. Из воздуха удаляются грибные споры, пыльца, аллергены.
3. Теплообменник-нагреватель. Данный агрегат отвечает за нагрев воздуха в зимний период года. Рассчитывается исходя из климатических условий и необходимых параметров подаваемого воздуха. В основном встречаются двух типов:
   1. Водяной калорифер. Это водяной теплообменник, который работает от контура горячей воды системы теплоснабжения. Является существенно более экономичным в эксплуатации.
   2. Электрический калорифер. Работает за счет электроэнергии. Считается более дорогим т.к. электроэнергия самый дорогой ресурс.
4. Смесительный узел (для водяного калорифера). В составе с водяным нагревом выполняет необходимую функцию поддержания нужной температуры путем подачи нужного количества теплоносителя. Управляется системой автоматики и комплектом датчиков. Состоит из насоса, 3-хходового клапана, фильтра, запорной арматуры.
5. Секция охлаждения. В системах, где необходимо охлаждать воздух в летний период года дополнительно ставят фреоновый или водяной охладитель. Фреоновый в случае с установкой внешнего компрессорно-конденсаторного блока (ККБ или VRF), в случае с водяным с установкой чиллера.
6. Секция увлажнения. В системах, где необходимо поддерживать повышенную влажность воздуха ставят секции увлажнения (паровое или адиабатическое).
7. Заслонка с электроприводом. Служит запорным элементом с автоматическим открытием/закрытием при включении/выключении системы приточной вентиляции. Необходима для того, чтобы воздух не циркулировал через систему в выключенном состоянии.
8. Шумоглушитель. Элемент системы встраиваемый либо в саму установку, либо в систему воздуховодов для снижения уровня шума, передаваемого от вентилятора по системе воздуховодов.
9. Шкаф управления и автоматики. Ключевой управляющий элемент, выполняющий функцию регулирования и управления всей системой, поскольку система сложная и состоит из нескольких отдельных элементов. В составе щита, как правило, стоит контроллер, программа в котором управляет работой системы. Для пользователя щит автоматики необходим, чтобы регулировать скорость, температуру, обеспечивать безопасность работы всех элементов системы и предупреждать аварии.

Вытяжное вентиляционное оборудование

Если приточная система — это достаточно сложный механизм, то вытяжное оборудование это как правило просто вентилятор и вытяжная установка, где нет почти ничего кроме вентилятора. На вытяжных системах используют различные модификации вентиляторов в зависимости от задач.

Виды вытяжных вентиляторов:

1. Моноблочная вытяжная установка. Такой же элемент, как используется в приточных системах. Обычно, это вентиляторная секция, размещенная в своем кожухе. Используется общеобменных системах, бывают различные исполнения под перемещаемую среду (взрывоопасные, коррозионностойкие и т.д.)
2. Канальный вентилятор. Является наиболее распространенным и простым механизмом. Лопасти крыльчатки вентилятора распложены в кожухе, там де находится электродвигатель, который вращает колесо. Применяется в общеобменной вентиляции при транспортировке не сильно загрязненного воздуха. Имеет большое количество модификаций по типам крыльчаток, лопастей, электродвигателей и т.д.
3. Радиальный вентилятор (улитка). Промышленный вентилятор. Одна из самых простых конструкций. Применяется в очень широком диапазоне задач. Большое количество модификаций по размерам, мощности и т.д. Также используется в различных исполнениях при применении в агрессивных средах. Может использоваться при перемещении воздуха с большим количеством пыли, стружки, сыпучих компонентов.
4. Крышный вентилятор. Модификация вентилятора для удобства установки оборудования непосредственно на кровлю. Имеет специальную конструкцию, позволяющую выполнять монтаж на кровлю с последующей герметизацией стыков. Применяется на больших мощных системах.
5. Осевой вентилятор. По своей сути является таким же канальным вентилятором, но отличается конструктивом рабочего колеса.

Другие элементы систем приточно-вытяжной вентиляции

Помимо вентиляционных приточных и вытяжных установок, которые непосредственно отвечают за транспортировку воздуха и являются оборудованием, в проектировании и монтаже систем вентиляции также используется множество других компонентов.

1. Воздуховоды и фасонные детали. Это непосредственно трубопроводы, по которым перемещается воздуха, также различные компоненты – тройники, повороты, переходы и т.д. Изготавливаются из оцинкованной, нержавеющей стали или других материалов, таких как пластик или полипропилен для агрессивных сред. Имеют огромное количество типоразмеров под разные задачи и расходы воздуха.
2. Воздухораспределители (решетки, диффузоры). Конечные элементы систем, выполняют частично декоративную функцию, а частично направляют потоки воздуха за счет своей конструкции. Бывают разных видов и размеров под нужные задачи.
3. Дроссель-клапаны. Это заслонки с регулировочной рукояткой, служат для балансировки системы вентиляции, чтобы можно было, перекрыв часть сечения воздуховода, уменьшить поток воздуха в определенную ветку.
4. Огнезадерживающие клапаны (ОЗК). Это заслонки с электроприводом 220В, нормально-открытые. Их устанавливают в местах пересечения воздуховодами огнеупорных конструкций на границе зон с разной категорией пожарной опасности. Например, категория Б и В. При пожаре огонь не должен распространяться через ограждающую конструкцию в течение 60-120 минут (зависит от расчетов и категорий). При срабатывании сигнала пожар, клапаны ОЗК закрываются и перекрывают канал воздуховода.
5. 1. Теплоизоляция. Необходима для покрытия воздуховодов, в которых транспортируется холодный воздух, чтобы не было выпадения конденсата на поверхности. Например, на участке сети воздуховод от улицы до приточной установки, пока воздух еще не нагрет в калорифере.
   2. Крепежные и расходные материалы. Элементы, с помощью которых собирается и монтируется любая система вентиляции. Это болты, гайки, траверсы, саморезы, алюминиевый скотч и др.

   Данная статья является обзорной и включает только основные и часто встречающиеся компоненты всех систем. Поэтому не будем подробно на них останавливаться.

Меры энергоэффективности систем вентиляции

Проектирование и монтаж промышленной системы вентиляции это сложная инженерная задача и как мы помним – производственные объекты являются одними из самых «энергоемких» и соответственно требовательных к энергоэффективности.

В системах приточно-вытяжной вентиляции есть несколько готовых решений по энергоэффективности, позволяющих снизить затраты электроэнергии, газа и других ресурсов.

1. Теплообменник-рекуператор (воздух-воздух).

Этот элемент системы представляет собой пластинчатый теплообменник с мелкими оребренными каналами. Он применяется на пересечении приточного воздуха холодного с улицы, с теплым воздухом из помещения. Пересечение происходит без смешения потоков воздуха. Этот процесс называется рекуперацией тепла.

Суть данного механизма в том, что через поверхность теплообмена тепло от теплого воздуха, удаляемого из помещения, передается холодному уличному воздуха. Таким образом, у нас экономится львиная доля тепла на нагрев холодного уличного воздуха.

В соотношении с невысокой стоимостью изделия теплообменники-рекуператоры являются неотъемлемой частью большинства приточно-вытяжных установок.

Единственным ограничением их использования является сильно загрязненная среда вытяжного воздуха, поскольку каналы достаточно небольшие и могут быстро забиваться, в таком случае на вытяжную систему ставят дополнительные фильтры грубой и даже мелкой очистки.

1. Рециркуляция воздуха

Процесс рециркуляции заключается в том, что мы часть удаляемого воздуха (вытяжного) возвращаем обратно в помещение. То есть мы подмешиваем часть вытяжки в приток. Это применимо в случаях, когда вытяжной воздух допустимо использовать по параметрам вредностей (не превышает ПДК).

В некоторых случаях, если воздух загрязнен, то допускается его возврат при прохождении системы очистки воздуха. Для этого применяются и специально рассчитываются очистные установки со сложной системой ступенчатой очистки.

Данное решение обусловлено тем, что иногда воздух, удаляемый из помещения имеет уже почти нужные параметры (температура, влажность), тогда с его дополнительной обработкой (догрев, охлаждение, осушение, увлажнение) мы можем с меньшими энергозатратами поддерживать нужные параметры в помещение.

Обычно такое решение предусматривается, когда мы на производстве боремся не с вредными выбросами, а скорее решаем проблему поддержания нужных параметров воздуха (например, влажность более 50% круглый год).

 

Нормативная база

Для ориентирования в теме привожу сокращенную выдержку наиболее важных моментов, участвующих в расчетах и проектировании приточно-вытяжной вентиляции в производственных и промышленных объектах.

Для более подробного изучения следует обратиться к первоисточникам. Изучайте соответствующие СНиПы, СП, ГОСТы. Обязательно проверяйте последнюю редакцию и проверяйте является ли конкретный документ действующим на момент Вашего изучения. Иногда нормативные документы обновляются, а порой и вовсе выходит абсолютно новый взамен старого.

Для удобства понимания разобьем данный раздел на несколько ключевых документов. Приведу короткие выдержки каждого из них.

СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» — основные положения

1. Общие требования к проектированию систем ОВиК:

• Обеспечение нормативных параметров микроклимата и концентрации вредных веществ в рабочих зонах (ГОСТ 12.1.005, СанПиН 1.2.3685-21).

В чем разница?	ГОСТ 12.1.005-88	СанПиН 1.2.3685-21
Правовой статус	Добровольный (если не указан в регламентах)	Обязательный норматив
Кем принят	Госстандарт СССР	Роспотребнадзор (Минздрав РФ)
Область применения	Воздух рабочей зоны (только производственная среда)	Широкий охват: рабочая зона, жильё, окружающая среда
Тип документа	Стандарт системы безопасности труда	Санитарные правила и нормы
Содержимое	Общие требования и методы	Конкретные ПДК, ПДУ, условия и процедуры контроля
Применение	Внутри предприятий, охрана труда	В санитарном надзоре, при проверках, экспертизах

• Взрывопожаробезопасность инженерных систем.
• Соблюдение допустимых уровней шума и вибраций (СП 51.13330).
• Поддержание чистоты воздуха в чистых помещениях.
• Охрана атмосферного воздуха от вентиляционных выбросов.
• Повышение энергоэффективности и снижение потребления невозобновляемых ресурсов.
• Обеспечение доступности и ремонтопригодности систем.

2. Параметры микроклимата:

• В тёплый период при избытках теплоты температура воздуха в помещениях не должна превышать наружную более чем на 4 °C (не выше максимально допустимой).
• Скорость движения и относительная влажность воздуха — в пределах допустимых значений.
• Допустимо применять душирование, местные кондиционеры, панели и т.п., если невозможно обеспечить нормативы по микроклимату.
• В холодный период при неиспользовании помещений — температура не ниже +5 °
• Концентрации вредных веществ — не выше ПДК (подробнее см. Приложения к СанПиН 1.2.3685-21).
• Расчёт микроклимата осуществляется с учётом параметров наружного воздуха (параметры А и Б по СП 131.13330).

3. Вентиляция и кондиционирование:

• Системы должны обеспечивать воздух с концентрацией вредных веществ не выше ПДК.
• В проекте предусматриваются меры по защите от пыли, влаги, запахов и выхлопных газов.
• Естественная вентиляция рассчитывается по разности плотностей или ветру (в зависимости от теплонагрузок).
• Воздушное душирование — для рабочих мест с тепловым излучением >140 Вт/м².
• Воздушные завесы — для ограничения распространения вредных веществ.

4. Приточный воздух:

• Расход определяется по наибольшему из расчётов: санитарно-гигиеническим или взрывопожарным требованиям.
• Нельзя определять расход только по кратности воздухообмена, кроме обоснованных случаев.
• Учёт источников загрязнений, тепловыделений, горения газа и других факторов.
• Концентрация вредных веществ в приточном воздухе — не более 30% ПДК рабочей зоны.
• При превышении ПДК в наружном воздухе необходима его очистка.

5. Атмосферные выбросы:

• Выбросы от вентиляции производственных помещений очищаются и рассеиваются в атмосфере.
• Концентрации вредных веществ на границе выброса:
  • Не выше ПДК в воздухе населённых мест;
  • ≤0,8 ПДК в санитарно-защитных зонах;
  • ≤0,3 ПДК — при проникновении внутрь зданий через окна и проёмы.

САНПИН 1.2.3685-21 «ГИГИЕНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ И ТРЕБОВАНИЯ К ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ И (ИЛИ) БЕЗВРЕДНОСТИ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА ФАКТОРОВ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ»

Этот документ устанавливает гигиенические нормативы и требования к микроклимату в помещениях, включая параметры, влияющие на проектирование и эксплуатацию систем вентиляции. Ниже представлены основные положения, касающиеся вентиляции и её расчётов:

Физические факторы (за исключением ионизирующего излучения)

1. В производственной среде гигиенические нормативы физических факторов устанавливаются как предельно допустимые уровни, при которых ежедневная (за исключением выходных) работа продолжительностью до 8 часов в день, но не более 40 часов в неделю, в течение всего трудового стажа не приводит к возникновению заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Эти эффекты не выявляются как при текущих исследованиях, так и в отдаленные сроки жизни, включая последствия для последующих поколений.
2. Основными параметрами, характеризующими микроклимат на рабочих местах в производственных помещениях, являются:

• температура воздуха;
• температура поверхностей ограждающих конструкций (стен, потолка, пола), оборудования и защитных устройств;
• относительная влажность воздуха;
• скорость движения воздуха;
• интенсивность теплового излучения.
  3. Оценка допустимых параметров микроклимата осуществляется с учетом категории выполняемой работы, определяемой по уровню энергозатрат организма.

 

Табл. 1 — Категории работ по уровню энергозатрат организма

1. Нормативные значения параметров микроклимата для различных категорий работ в теплый и холодный периоды года представлены в таблице. При обеспечении допустимых условий микроклимата необходимо соблюдать следующие требования:

• вертикальный градиент температуры воздуха от уровня пола (0,1; 1,0; 1,5 м) не должен превышать 3 °C;
• горизонтальный градиент температуры воздуха, а также её колебания в течение смены не должны превышать:
  • для категорий работ Ia и Ib — 4 °C;
  • для категорий работ IIa и IIб — 5 °C;
  • для категории III — 6 °

При этом температурные значения воздуха на рабочих местах должны оставаться в пределах, установленных в таблице, соответствующих конкретной категории труда.

Табл. 2 – Допустимые величины параметров микроклимата на рабочих местах в помещениях.

Расчет расхода и температуры приточного воздуха в центральных системах вентиляции и кондиционирования (СП 60.13330.2020)

Расход приточного воздуха L, м³/ч, для системы вентиляции и кондиционирования следует определять расчетом и принимать больший из расходов, требуемых для обеспечения:

а) санитарно-гигиенических норм в соответствии с (Г.1);

б) норм взрывопожарной безопасности в соответствии с (Г.2);

в) условий, исключающих образование конденсата, в соответствии с (Г.3).

Расход воздуха следует определять отдельно для теплого и холодного периодов года и переходных условий из условия ассимиляции тепло- и влаговыделений и по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ, принимая большую из величин, полученных по формулам (Г.1)-(Г.7) (при плотности приточного и удаляемого воздуха, равной 1,2 кг/м³):

а) по избыткам явной теплоты при значении углового коэффициента луча процесса в помещении E ≥ 40000 кДж/кг

Для помещений с тепло- и влаговыделениями при значении углового коэффициента луча процесса в помещении 40000 кДж/кг расход воздуха следует определять по формуле (И.3) или (И.4).

Тепловой поток, поступающий в помещение от прямой и рассеянной солнечной радиации, следует учитывать при устройстве:

вентиляции, в том числе с испарительным охлаждением воздуха, — для теплого периода года;

кондиционирования — для теплого и холодного периодов года и для переходных условий;

б) по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ

При одновременном выделении в помещение нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммации действия, воздухообмен следует определять, суммируя расходы воздуха, рассчитанные по каждому из этих веществ:

а) по избыткам влаги (водяного пара)

Для помещений с избытком влаги следует проверять достаточность воздухообмена для предупреждения образования конденсата на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций при расчетных параметрах Б наружного воздуха в холодный период года:

б) по избыткам полной теплоты

L_w,z — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м/ч;

Q, Q_h,f — избыточный явный и полный тепловой потоки в помещении, ассимилируемые воздухом центральных систем вентиляции и кондиционирования, Вт;

c — теплоемкость воздуха, равная 1,006 кДж/(кг·°С);

t_w,z — температура воздуха, удаляемого системами местных отсосов в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, и на технологические нужды, °С;

t_i — температура воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, °С;

t_in — температура воздуха, подаваемого в помещение, °С;

W — избытки влаги в помещении, ассимилируемые воздухом центральных систем вентиляции и кондиционирования, г/ч;

d_w,z — влагосодержание воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, г/кг;

d_i — влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, г/кг;

d_in— влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг;

L_w,z — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, кДж/кг;

L_i — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг;

L_in — удельная энтальпия воздуха, подаваемого в помещение, кДж/кг, определяемая с учетом повышения температуры в соответствии с (И.6);

m_po— расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в воздух помещения, мг/ч;

q_in— концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м³;

V_p — объем помещения, м³; для помещений высотой 6 м и более следует принимать

Vₚ = 6A

где — A площадь помещения, м²;

N — число людей (посетителей), рабочих мест, единиц оборудования;

n — нормируемая кратность воздухообмена, ч⁻¹;

k — нормируемый расход приточного воздуха на 1 м² пола помещения, м³/(ч·м²);

m — нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 чел., м³/ч, на одно рабочее место, на одного посетителя или единицу оборудования.

 

Примеры проектов и принятые решения на практике

В этом разделе разберем самое интересное, как мы решаем на практике поставленные нам задачи по проектированию и монтажу систем вентиляции в производственных помещениях. Поделюсь несколькими нашими реальными проектами, в которых мы разрабатывали систему вентиляции, выполняли расчеты, проектирование и впоследствии монтаж всех инженерных систем, обеспечивающих микроклимат на производствах.

Пойдем от простого к сложному:

Пример №1. Маленький цех на производстве, где работает оборудование, наносящее маркировку на кабельные жгуты

Могу быть не очень точен в правильном описании технологий т.к. мы занимаемся именно инженерными системами и для нас важны процессы не с точки зрения того, как они проходят, а с точки зрения того какие вредности выделяют, в каком объеме и как создать правильный микроклимат для работы оборудования и сотрудников цеха.

Техническое задание от Заказчика:

При работе оборудования были проведены замеры вредностей. Мы получили следующий документ:

В нем при замерах было определено, что концентрация Фенола превышает сильно ПДК. Задача для системы вентиляции была рассчитать и подобрать такую систему, чтобы концентрация Фенола в рабочей зоне не превышала ПДК.

Исходные данные:

Вещество: фенол;

Данные измерений: 4,3 мг/м3;

Размеры помещения: 8х3,5х3 м;

Объем помещения: 84 м3.

Мы провели расчеты по формулам из СП 60.13330.2020

по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ:

Т.к. местные отсосы отсутствуют, формула сокращается, м³/ч

 

mpo — количество вредного вещества, выделяемого в помещение, мг/ч; количество вредного вещества, выделяемого в помещение, мг/ч;

ql — предельно допустимая концентрация вредного вещества в обслуживаемой зоне помещения, мг/м³, определяется согласно ГН 2.2.5.3532–18 (заменен на СанПин 1.2.3685-21);

qin — концентрация вредного вещества в наружном воздухе, мг/м³, определяется согласно ГН 2.1.6.3492–17 (заменен на СанПин 1.2.3685-21).

1) mpo: в протоколе измерений данные 4,3 мг/м3. Не понятно за какой это промежуток времени. Чтобы выполнить расчет, необходимо перевести в мг/ч;

2) ql:

Химическая формула фенола:

ГН 2.1.6.3492–17 (заменен на СанПин 1.2.3685-21) – Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений.

Выполнение расчета по данным нормативных документов:

• mpo = 4,3 мг/м3 х 84 м³ х 1 ч = 361,2 мг/ч;
• L = 361,2 мг/ч / (0,3 мг/м³ – 0,01 мг/м³ ) = 1246 м³/ч.

Значения ПДК одинаковы в ГН и СанПин 1.2.3685 -21 для рабочей зоны и атмосферного воздуха.Непонятно почему в таблице результатов измерений ПДК составляет 0,1 мг/м3 (максимальная разовая доза). В то время как по СанПин 0,3 мг/м3.При данном значении расход воздуха составляет 4013 м³/ч.Посовещавшись с Заказчиком, решили сделать расход воздуха исходя из большего значения, согласно данным из проведенных замеров.Следующим этапом было решение, что поскольку мы удаляем вредности и расход вытяжного воздуха 4013 м3/ч, у нас должна быть компенсация притока в таком же объеме.Техническое проектирование заключалось в подборе приточно-вытяжного оборудования и разводке воздуховодов системы вентиляции для обеспечения заданных параметров.Важным нюансом можно отметить, что пары фенола тяжелее воздуха, поэтому было принято решение делать вытяжку у пола, а приток сверху, чтобы создать направленный поток воздуха сверху-вниз, чтобы в зоне дыхания оператора в рабочей зоне было минимально возможное попадание вредных примесей.

При проектировании было принято решение использовать сборную канальную приточно-вытяжную установку с рекуперацией тепла. Рекуперацию решили использовать т.к. на объекте нет технической горячей воды и пришлось использовать электрический воздухонагреватель для подогрева приточного воздуха в зимний период года.

Пример №2 – Большой завод по изготовлению пищевой упаковки (более 10 000 м2)

На таких больших объектах уже невозможно обойтись примитивными расчетами. Большие объекты производственные невозможно спроектировать без полноценного технологического проекта. По соображениям конфиденциальности данных, я не могу приводить в пример проект технологии, который лежал в основе нашего проектирования климатических систем на данном объекте. Могу только в общих чертах показать, что служило исходными данными.

Исходные данные:

1. Архитектурный проект завода, включающий в себя все планировочные решения (цеха, склады, офисы и т.д.)
2. Технологический проект со всем перечнем оборудования и заданием по расходу вытяжного воздуха над станками, экструдерами, печатными машинами, компрессорами и др.)
3. Действующие строительные нормы и правила регламентирующие параметры микроклимата.
4. Необходимость прохождения экспертизы проекта (по стадии П)

В данном примере при проектировании приточно-вытяжных систем вентиляции мы не проводили расчетов вредностей по ПДК, поскольку технического задание включало в себя уже все расчеты, связанные с необходимым воздухообменом в производственной части.

Поэтому проектирование системы вентиляции и кондиционирования включало в себя:

1. Обеспечение температурных параметров микроклимата в соответствии с нормами.
2. Расчет и проектирование офисных помещений (АБК), санузлов, кухни, спортзала
3. Проектирование противодымной вентиляции в соответствии с разделом проекта МОПБ (меры обеспечения пожарной безопасности)

 

Как проходило проектирование?

1. Проектирование системы вентиляции. Расчет воздухообмена, сведение балансов по всем приточным и вытяжным системам
2. Проектирование системы кондиционирования. Расчет теплоизбытков и проектирование системы кондиционирования на базе мультизональной VRF системы для зоны АБК (офисных помещений). Для производственных и складских помещений не было требований по поддержанию температуры в летний период года.
3. Проектирование приточно-вытяжных систем вентиляции и дымоудаления.
4. Подбор вентиляционного оборудования (приточно-вытяжные установки, специализированные вытяжные вентиляторы, вентиляторы дымоудаления и др.)
5. Проектирование систем автоматизации вентиляционного оборудованияВ заключение хочется отметить, что наша компания выполняет полный перечень работ по проектированию и монтажу инженерных климатических систем любой сложности. За 10 лет работы мы построили более 400 объектов от самых маленьких цехов, до очень больших предприятий.В нашей команде работают только квалифицированные и опытные инженеры, прорабы и монтажники.Мы будем рады помочь Вам в решении поставленной задачи.

В заключение хочется отметить, что наша компания выполняет полный перечень работ по проектированию и монтажу инженерных климатических систем любой сложности. За 10 лет работы мы построили более 400 объектов от самых маленьких цехов, до очень больших предприятий.

В нашей команде работают только квалифицированные и опытные инженеры, прорабы и монтажники.

Мы будем рады помочь Вам в решении поставленной задачи.