Ventilace výrobních prostor: pravidla organizace výměny vzduchu

Hlavní funkcí větrání výrobních prostor je odvádění použitého vzduchu a přivádění čerstvého. Díky němu se v dílnách a kancelářích podniku vytváří příjemné vzdušné prostředí, které odpovídá normativním požadavkům.

Těžko přecenit roli účinného větracího systému. Vždyť uznáte, že pouze v podmínkách čistého vzduchu, normální teploty a vlhkosti lze dosáhnout zvýšení produktivity práce.

Abychom pochopili, jak zajistit dostatečnou výměnu vzduchu v budově, je nutné se seznámit s typy a specifiky různých větracích systémů.

Povíme si, jak funguje přirozené a mechanické větrání, popíšeme způsoby zřízení lokálního větrání pracovní zóny a vysvětlíme principy výpočtu výměny vzduchu.

Klasifikace větracích systémů

Všechny existující větrací systémy se seskupují podle 4 znaků:

1. Podle způsobu pohybu vzduchu se větrání nazývá: přirozené, mechanické nebo umělé, kombinované, pokud jsou současně přítomny obě varianty.
2. Podle směru proudění vzduchu se větrací systémy dělí na přívodní, odvodní nebo přívodně-odvodní.
3. Podle místa působení se větrací systémy spojují do 3 skupin: celkové, místní, kombinované.
4. Podle účelu se rozlišují pracovní a nouzové systémy.

Základem při navrhování větrání pro pracovní místa ve výrobě jsou normy uvedené v SNiP 41-01-2003. Přirozená a mechanická výměna vzduchu fungují podle různých schémat.

Zatímco procesy probíhající při přirozeném větrání závisí na tepelném a větrném tlaku a člověk je prakticky neovlivňuje, nucená výměna vzduchu je možná pouze při jeho aktivní účasti.

Schéma činnosti přirozené výměny vzduchu

Větrání místností prováděné prvním způsobem není nic jiného než jednoduché větrání. Probíhá bez zásahu člověka a je možné, když jsou obvodové konstrukce nedostatečně těsné a propouštějí vzduch do místnosti jak zvenčí, tak zevnitř.

Na směr má vliv tlak. Pokud mají jeho hodnoty vyšší úroveň venku, otevírá se cesta pro pronikání čistého vzduchu z ulice do místnosti. V opačném případě teplý vzduch z místnosti nachází cesty ven. Často tyto procesy probíhají paralelně.

Velkou výhodou přirozeného větrání je, že jeho zařízení nevyžaduje značné náklady ani na vybavení, ani na přívod elektrické energie. Ze všech existujících schémat je toto nejjednodušší.

Aktivní přirozené větrání probíhá neorganizovaně v důsledku náhodně vzniklých okolností. Pozorujeme ho za podmínek, kdy se teplota vzduchu venku a uvnitř budovy výrazně liší.

K tomuto procesu přispívá také vznik jednotlivých oblastí s vysokými a nízkými hodnotami tlaku na straně budovy intenzivně ovanuté větrem a na jeho více chráněné straně. Při takovém uspořádání dochází k infiltraci – vzduch vstupuje do místnosti z návětrné strany a vystupuje ven ze závětří.

Koeficient výměny vzduchu, charakterizující intenzitu procesu, při přirozeném způsobu větrání nepřesahuje 0,5.

Komfortní podmínky pro osoby nacházející se v průmyslové místnosti a pracující zařízení nemůže neorganizované větrání zajistit. Zde musí být přítomny speciálně navržené systémy.

Přirozené větrání organizovaného typu se realizuje pomocí aerace nebo pomocí deflektorů. Jak přívod, tak odvod vzduchu z místnosti probíhá buď otvory v obvodových konstrukcích, nebo vzduchovody. V kanálovém větrání je deflektor povinně přítomen.

Když se mluví o větrání v průmyslu, má se na mysli nejen zařízení, ale také jeho technická údržba a celý komplex opatření týkajících se vytváření zdravého mikroklimatu.

Přirozené větrání s využitím aerace

V dílnách, kde technologie předpokládá vznik tepla ve velkém množství, aerace zajišťuje výměnu vzduchu prováděnou světlíky a okenními otvory pod vlivem teplotního a větrného tlaku. V chladných dílnách dochází k asimilaci vzduchu pouze pod vlivem větrného tlaku.

Při zařizování aerace je nutné brát v úvahu větrnou růžici, jinak by se do výrobní místnosti mohly dostat škodlivé emise z komínů sousedních podniků. Nic by nemělo bránit ani odvodu par a škodlivých plynů světlíky.

Nejlepší podmínky pro větrání vytváří umístění budovy na návětrné straně vůči škodlivé výrobě. Otevírání a zavírání oken by mělo být automatizované, aby bylo možné je ovládat zespodu.

Různé jejich umístění umožňuje regulovat přívod čerstvého vzduchu. Aerace je vhodnější variantou pro velkoobjemové dílny, kde není možné použít mechanické větrání kvůli jeho vysoké ceně.

Pomocí aerace je v některých případech možné organizovat efektivní výměnu vzduchu založenou na přirozeném tahu. Za tímto účelem se instalují světelně-aerační světlíky.

Doporučená výška přívodu vzduchu do místnosti při tomto typu větrání je minimálně 0,3 m a maximálně 1,8 m v teplém období a minimálně 4 m v chladném období. Optimální variantou jsou okna speciální konstrukce ve 3 úrovních. Když je teplo, čerstvý vzduch prochází spodními okny, zatímco znečištěný odchází horními.

Střední řada oken zajišťuje proudění vzduchu při záporné teplotě. Během doby, než vzduchová hmota dosáhne úrovně podlahy, se stihne ohřát.

Když je třeba odvádět velký objem vzduchu, je zapotřebí deflektor značné velikosti nebo několik menších, které se svým výkonem rovnají většímu.

Ve výrobních budovách malých objemů na kanály nebo trubky určené pro odtah, se instalují deflektory. S jejich pomocí se odvádí odpadní vzduch z dílen, kde je celkové odsávání.

A také se používají k odvodu ohřátých plynů od pecí, lisů, výhní. Při jejich instalaci se vychází z trajektorie převládajícího vzdušného proudu.

Umělé nebo mechanické větrání

Jelikož je tento typ ventilace dokonalejší než přirozená, vyžaduje značné finanční a provozní investice. V takovém systému mohou být přítomna zařízení, která nejen čistí, ale také ionizují, zvlhčují a ohřívají vzduch.

Do schématu mechanického větrání patří: sací šachta (1), kalorifer (2), přívod vzduchu (3), odtahový ventilátor (4), vzduchovody odtahové větrací jednotky (5), větrací kanály (6), cyklon (7)

Mechanické větrání může být jak přívodní, tak odtahové nebo kombinované, tedy přívodní a odtahové.

Její výhody jsou zřejmé:

• zajištění přívodu čistého vzduchu a jeho úpravu – ohřev, sušení, zvlhčování;
• přemisťování vzduchových mas na značné vzdálenosti;
• doprava čistého vzduchu přímo na pracoviště;
• odstranění znečištěného vzduchu a jeho čištění;
• nezávislost provozu – účinnost systému nezávisí na okolních podmínkách.

V zásadě odtahový a přívodní systém pracují společně, ale někdy se doporučuje použití pouze jednoho z těchto dvou typů.

Úkolem přívodního větrání je zajistit zásobování pracovního prostoru vzduchem, který příznivě ovlivňuje zdraví lidí.

Používá se tam, kde výrobní procesy provázejí velké tepelné výdaje s obsahem nepatrného množství škodlivých látek. Čistý vzduch přiváděný vzduchovody je distribuován na pracoviště pomocí distribučních trysek.

Systémy, které odstraňují z místnosti vzduch obsahující různé znečišťující látky, se nazývají odtahové. Tento typ výměny vzduchu se používá ve výrobních prostorách, kde nejsou škodlivé emise a není vyloučena minimální hodnota parametru, jako je násobnost výměny vzduchu.

Mohou to být skladové, pomocné, obytné prostory. Přívod vzduchu je zajištěn infiltrací. S úkolem účinného odstraňování znečištěného vzduchu a jeho čištěním si dobře poradí aspirační systémy.

V případě potřeby aktivní a spolehlivé výměny vzduchu se používá přívodní a odtahové větrání. Aby se nějak ochránily málo znečištěné prostory před sousedícími dílnami s vyšší úrovní znečištění, vytváří se v systému mírný tlak.

Schéma výměny vzduchu v podniku se montuje na základě výpočtů. Jejich přesnost je zárukou správného a efektivního fungování systému.

Ve fázi projektových prací na vytvoření systému přívodního a odtahového větrání se vypočítá průtok vzduchu, k čemuž se používá vzorec:

L_ods = 3600FW_o, kde

F – celková plocha otvorů v m², Wo – průměrná hodnota rychlosti, s jakou dochází k nasávání vzduchu. Tento parametr závisí na toxicitě emisí a typu prováděných operací.

Přijímací odsávací zařízení mohou být umístěna v různých výškách. Hlavní je, aby znečištěné proudy vzduchu neměnily svou přirozenou trajektorii pohybu. Emise, které mají větší měrnou hmotnost než vzduch, se vždy nacházejí ve spodní zóně, proto je třeba tam také umístit zařízení pro jejich odsávání.

V podzimně-zimním období je třeba přiváděný vzduch do místnosti ohřívat. Pro snížení nákladů se používá recirkulace, která zahrnuje ohřev části vyčištěného vzduchu a jeho vrácení zpět do místnosti.

Pro provoz přívodně-odvodní jednotky s rekuperací musí být dodržována 2 pravidla:

1. Z venku přichází nejméně 10 % čerstvého vzduchu a ve zpětně přiváděném vzduchu obsah znečišťujících příměsí nepřesahuje 30 % vzhledem k nejvyšší přípustné kapacitě.
2. Je zakázáno používat recirkulaci v provozu, kde se ve vzdušné hmotě vyskytuje výbušný prach, mikroorganismy schopné vyvolávat různé nemoci, emise spadající do 1–3 tříd nebezpečnosti.

Výběr typu větrání podle místa působení závisí na hmotnosti emisí, jejich koncentraci, teplotě. Obecné větrání umožňuje odvádět celý objem znečištěného vzduchu bez ohledu na to, z jakých míst přichází.

Mechanické větrání může být jak celkové, tak místní. První z nich může být kanálové nebo bezkanálové.

Největší rozšíření získala kanálová varianta. Zde je pro pohyb vzduchu po speciálních vzduchovodech zajištěna přítomnost ejektorového zařízení nebo je použit ventilátor – axiálního nebo odstředivého typu.

Pokud vzduchovody chybí, systém se nazývá bezkanálový. Větrací zařízení se v tomto případě montuje přímo do stěny nebo do stropu. Hlavní podmínkou je přítomnost přirozeného větrání.

Možnost výskytu emisí s vysokým stupněm výbušnosti v prostoru neumožňuje montovat na vzduchovody větrací zařízení, proto se v těchto případech používají ejektory.

Přívodní celkovou umělou ventilační systém se často spojuje s centrálním vytápěním. Mimo budovu se organizují přívody vzduchu pro přísun čerstvého vzduchu.

Šachty se umisťují nad střechu a nad zem. Hlavní je, aby v blízkosti přívodů nebyly provozy se škodlivými emisemi.

Samotné otvory pro nasávání vzduchu musí být ve vzdálenosti od země nejméně 2 m, a pokud je výroba umístěna v zelené zóně – minimální přípustná vzdálenost od úrovně země ke spodnímu bodu otvoru musí být 1 m.

Princip činnosti celkového přívodního větrání je jednoduchý:

• ventilátor nasává vzduchové hmoty přes kalorifer;
• vzduch se ohřívá a zvlhčuje;
• vzduchové proudy vstupují do budovy speciálními ventilačními kanály.

Objem přiváděného vzduchu je řízen pomocí ventilů nebo klapek určených k tomuto účelu.

Koncentrované páry a plyny, které nedokázala odstranit celková a místní odsávací ventilace, ředí přívodní všeobecná výměnná soustava. Ta také asimiluje přebytečnou vlhkost a teplo.

Umělá všeobecná výměnná ventilace typu přívod-odsávání může být otevřená nebo uzavřená. V prvním případě se jedná o 2 nezávislé systémy, z nichž jeden vhání vzduch a druhý paralelně odvádí předem zneškodněný odpadní vzduch.

Tyto systémy jsou vhodné pro provozy, kde se uvolňují látky tříd nebezpečnosti 1–2 a samotná výroba spadá do kategorií A, B, C.

Kromě pracovní ventilace v potenciálně nebezpečných výrobních prostorách musí být přítomna i její nouzová varianta. Provádí se většinou jako odsávací. Pro prostory spadající do kategorií A, B, E je systém vybaven mechanickým pohonem.

Všechny prvky systému musí odpovídat požadavkům PUE (Pravidla pro elektrická zařízení). V dílnách kategorií C, D, E je přípustné použití přirozeného tahu ventilace, pokud je výkon zajištěn i za nejnepříznivějších povětrnostních podmínek.

Mřížky a hrdla nouzového ventilačního systému jsou umístěny v místech s nejvyšší koncentrací nebezpečných látek.

Na potrubí a šachtách nouzové ventilace není třeba instalovat deštníky. Samotné otvory nesmí být umístěny tam, kde se neustále zdržují lidé. To by zhoršilo místní mikroklima.

Úlohou nouzové ventilace je snížit nasycení emisí škodlivými látkami po dobu evakuace pracovníků z dílny. Čím více lidí v provozu pracuje, tím déle trvá evakuace.

Přívodní nouzová ventilace se instaluje v dílnách, kde v případě mimořádné situace dojde k úniku par nebo plynů, které jsou lehčí než vzduch. Přepnutí na nouzovou ventilaci musí proběhnout automaticky, jakmile běžný systém selže.

Místní větrání prostor

Místní odsávání odstraňuje odpadní vzduch v místech, kde dochází k jeho znečištění. Součástí průmyslových odsávacích zařízení jsou odsávací ventilátory, potrubí a ventilační mřížky.

Místní ventilace určená k odvádění látek tříd nebezpečnosti 1 a 2 od zařízení je uspořádána tak, že při vypnutém ventilačním systému není možné zařízení spustit.

V některých případech jsou zajištěny záložní ventilátory a místní odsávání je vybaveno automatizací. Tento typ ventilace se dělí na 2 druhy – přívodní a odsávací. Přívodní větrání se provádí ve formě tepelných clon a vzduchových sprch.

Vzduchové tepelné clony

Otvory, které zůstávají otevřené po dlouhou dobu (více než 40 m za směnu) nebo se otvírají poměrně často (více než 5x), přispívají k podchlazení osob nacházejících se v místnosti. K negativním důsledkům vede také provoz sušicích zařízení, která uvolňují znečištění.

V těchto případech se zřizují vzduchové clony. Slouží jako bariéra proti studenému nebo velmi přehřátému vzduchu.

Vzduchové a vzducho-tepelné clony se navrhují tak, aby v chladném období při otevření otvorů teplota v dílnách neklesla pod hodnotu:

• 14°C — při vykonávání práce nevyžadující velké fyzické úsilí;
• 12°C — když je práce klasifikována jako středně těžká;
• 8°C — při vykonávání těžké práce.

Pokud se pracoviště nacházejí poblíž vrat a technologických otvorů, instalují se clony nebo přepážky. Vzducho-tepelná clona u dveří vedoucích ven musí být tvořena vzduchem o maximální teplotě 50°C, a u vrat nejvýše 70°C.

Místní odsávání s použitím speciálních odsávačů

Místní odsávací systém pomocí speciálních odsávačů nejprve zachycuje a poté odvádí zdraví škodlivé příměsi ve formě plynů, kouře a prachu.

Jedná se o jakousi vzduchovou sprchu, jejímž úkolem je vhánění čerstvého vzduchu na pevném místě a snižování teploty v zóně přívodu. Používá se ve výrobě, kde jsou pracovníci vystaveni vysokým teplotám a sálavé energii o intenzitě vyšší než 300 kcal/m² za hodinu, vyzařované topnými a tavicími pecemi.

Taková zařízení mohou být stacionární i mobilní. Musí zajistit rychlost proudění vzduchu od 1 do 3,5 m/s.

Použití vzduchové sprchy je jedním ze způsobů, jak nastolit tepelnou rovnováhu mezi člověkem a prostředím, ve kterém je nucen se nacházet.

Existuje také pojem vzduchová oáza, což je totéž zařízení zapojené do systému místního větrání. Vytváří v určité části výrobní haly mikroklima s požadovanými parametry.

Vyčištěný vzduch přiváděný do určené oddělené zóny obvykle prochází speciální úpravou teploty a vlhkosti.

Vzduchová oáza vytváří zlepšené podmínky na pracovišti a neutralizuje účinky škodlivých látek. Často se jedná o samostatné kabiny, ale když jejich instalace není možná, na pracoviště se směruje proud vzduchu.

Pokud se místní odsávací zařízení přiblíží přímo k místu uvolňování látek znečišťujících prostor, podaří se odstranit vzduch obsahující vyšší procento těchto látek než při větrání celkové výměny. Místní větrání umožňuje výrazně snížit výměnu vzduchu.

Výpočet výměny vzduchu

Pokud se při výrobní činnosti neuvolňují žádné škodlivé látky, vypočítá se množství vzduchu potřebného pro větrání podle vzorce:

L = N x Ln, kde

N je počet osob obvykle se nacházejících v místnosti, Ln je objem vzduchu potřebný pro 1 osobu, měřený v m³/h. Podle normy je to 20 až 60 m³/h.

Pomocí parametru, jako je intenzita výměny vzduchu, se výpočet provádí podle vzorce:

L = n x S x H, kde

n je intenzita výměny vzduchu v místnosti (pro výrobní místnost n=2), S je plocha místnosti v m² a H je její výška v m.

Závěry a užitečné video k tématu

Zde je vše o nuancích různých ventilačních systémů:

Podrobnosti o instalaci systému:

Ať už je zvolen jakýkoli ventilační systém, musí mít dvě hlavní vlastnosti: správné konstrukční provedení a funkčnost. Pouze při splnění těchto podmínek bude ve výrobě udržováno optimální mikroklima pro zdraví.

Máte něco doplnit, nebo máte dotazy k tématu organizace větrání výrobních budov? Prosím, zanechte komentáře k publikaci. Kontaktní formulář se nachází v dolním bloku.