Расчет системы вентиляции в окрасочном цеху. Пожарная безопасность

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) 
 
 
 

Расчет  системы вентиляции в окрасочном цеху. Пожарная безопасность. 
 
 
 

Преподаватель: Евстигнеева Н.А.

Выполнил  студент ФУ гр.3АП1

Землянухин  П.И. 
 

Москва

2011г

Содержание:

1. Введение
2. Виды вентиляций
3. Гибкие воздуховоды для систем вентиляций
4. Пластиковые воздуховоды для вентиляции
5. Рекуператор тепла вентиляционного воздуха
6. Канальная и бесканальная вентиляция
7. Особенности окрасочного цеха
8. Расчет вентиляции окрасочного цеха
9. Система очистки
10. Пример
11. Правила и нормы техники безопасности, пожарной безопасности и промышленной санитарии для окрасочных цехов.
12. Перечень опасных и вредных производственных факторов, возникающих при проведении окрасочных работ.

    1)Введение

    Слово «вентиляция» корнями уходит в латинский язык, от «ventilatio» - проветривание, и обозначает организацию воздухообмена в помещении, благоприятного для нормальных условий жизнедеятельности человека, а так же совокупность обеспечивающих этот воздухообмен технических средств.

    Самая главная функция вентиляции - обеспечение  чистоты воздуха в помещении, нормализацию температурного режима, комфортного для жизни и работы, а так же влажность воздуха. Бывают:

    - механические системы вентиляции

    - приточная вентиляция

    - вытяжная вентиляция

    - местная вентиляция

    - общеобменная приточная вентиляционная система

    - локальная вытежка

    - естественная вентиляция

    Системы вентиляции устанавливаются в помещениях самого различного назначения и поддерживают в них необходимые параметры для работы и жизни людей. В производственных помещениях чистота, влажность и температура воздуха зачастую строго регламентируются документативно, например, в музеях необходимо всегда поддерживать определенные влажность и температуру воздуха для сохранности всех экспонатов, а в производственном сталелитейном цехе эти параметры будут совершенно другими.

    Это необходимо регулировать искусственно, подобные требования регламентируются и контролируются государством и  прописаны в СНиПах - строительных нормах и правилах. При недостаточной вентиляции может скопиться избыточный углекислый газ или вредные вещества, что приведет к снижению трудоспособности, болезням и даже смерти.

    Системы вентиляций несложно классифицировать, несмотря на их огромное количество, по определенным и присущим им признакам:

    1)      Способ перемещения воздух - с привлечением механизмов или естественный.

    2)      Назначение - приточные и вытяжные вентиляционные системы

    3)      Конструкция - канальные и бесканальные

    Вентиляция  называется естественной, если для перемещения воздуха по системе не используются механизмы (вентиляторы и пр.), а воздушные потоки образуются вследствие разности давлений, разности температур воздуха снаружи и внутри помещения (так называемая аэрация), или же вследствие так называемого ветрового давления.

    Подобные  системы применяются на производстве, если загрязнение воздуха пылью  и вредными газами не превышает 30% предельно  допустимых норм. Аэрация не может  быть применима для помещений, где  необходима обработка поступающего воздуха, или если приток внешнего воздуха вызывает образование конденсата или тумана.

    В помещениях с избытком тепла воздух всегда теплее поступающего наружного, поэтому поступающий холодный, как  более тяжелый, вымещает более легкий теплый воздух из помещения. При этом в замкнутом помещении возникает естественная циркуляция воздуха.

    По  рекомендациям СНиП, при конструировании  естественной вентиляции минимальный  перепад высот должен составлять не менее 3 метров, а длина горизонтальных участков воздуховодов - не превышать 3 метров, скорость движения воздуха в воздуховодах - не более метра в секунду.

    Ветровое  давление учитывается еще в проекте  здания, когда учитываются самые  различные географические условия - высота над уровнем моря, подветренная и наветренная стороны, сама форма здания. С наветренной стороны - стороны, обращенной к ветру, - образуется повышенное ветряное давление, а с подветренной - наоборот, разреженное. Поэтому с наветренной стороны воздух будет входить в естественную систему вентиляции, а с подветренной - выходить наружу, а скорость движения воздуха будет зависеть от таких факторов, как скорость ветра и разница давлений. Системы естественной вентиляции просты и не требуют расходов электроэнергии, но эффективность такой системы зависит от слишком многих переменчивых факторов и не может решить сложных задач.

    2) Виды вентиляций

    Механические системы вентиляции

    В подобных системах, разумеется, используются различные механические устройства для решения многих вентиляционных задач. Подобными системами воздух может как нагреваться, так и охлаждаться, очищаться, увлажняться, перемещаться на значительные расстояния и все это независимо от внешних условий среды.

    Чаще  всего поэтому, на практике используются смешанные вентиляции - когда естественная предусмотрена конструкцией здания, а механическую добавляют при необходимости и для комфорта. В каждом конкретном проекте все равно приходится учитывать все факторы, чтобы понять, какой тип системы лучше соответствует условиям задачи.

Приточная вентиляция

    Приточные системы, как понятно из названия, нагнетает свежий воздух в помещение, при необходимости подвергая его очистке или другим видам обработки, например, увлажнению.

    Приточная вентиляция позволяет создать в помещении небольшое избыточное давление, вследствие чего удаление воздуха чаще всего происходит естественным путём — через окна и неплотности в дверных проёмах. Приточная вентиляционная установка даёт возможность распределять поступающий воздух по помещению с помощью системы диффузоров и воздухораспределительных решёток. В случае, когда в производственном помещении существуют ограничения предельного уровня шумов, системы приточной вентиляции могут оснащаться шумопоглощающими элементами. Для поддержания постоянного уровня температуры и скорости циркуляции воздуха приточная система вентиляции оснащается автоматической системой управления, поддерживающей заданные параметры воздуха внутри помещения.

    Вытяжная вентиляция

    Работает  обратно приточной - то есть удаляет из помещения загрязненный или перегретый отработанный воздух.

    Разумеется, на производствах и во многих предприятиях обе системы работают в комплексе, что позволяет сбалансировать рабочую  атмосферу в прямом смысле и обеспечить свежий, чистый воздух, необходимый для нормальной работоспособности. Системы могут быть установлены как для местной (локальной) вентиляции, так и для общеобменной - то есть для системы вентилирования всего здания или больших территорий.

    Местной вентиляцией называется система, которая  подает (местная приточная) воздух на определенную зону или удаляет (местная  вытяжная) воздух оттуда.

    Местная приточная вентиляция включает в  себя:

    Воздушные души (воздух подается в строго определенное место с повышенной скоростью, для  снижения температуры воздуха в  рабочей зоне, чаще всего в таком  случае рабочая зона отгораживается подвижной перегородкой от остального помещения)

    Воздушные завесы (применяется у ворот, печей, создают воздушные перегородки или изменяют направление движения потоков воздуха).

    Местная вентиляция обходится значительно дешевле общеобменной. На производствах зачастую устанавливают смешанный тип вентиляции, например, общую для очистки воздуха во всем помещении и местную - для нормализации температурного режима или обустройства притока чистого воздуха в определенную зону.

    Вытяжную  местную вентиляцию разумно применить  на местах с локализованным загрязнением воздуха, например, возле печи, и  нельзя допустить распространение этого по помещению. Подобная система осуществляет отвод вредных газов, дыма, пыли и излишков тепла. Иногда в таких случаях используют вытяжки - зонты, бортовые вытяжки, завесы, укрытия и так далее.

    Главные требования, предъявляемые  к местной вытяжной вентиляции: 

    - место, где образуются вредные  вещества нужно полностью укрыть, изолировать 

    - конструкция вытяжки не должна  мешать работе людей (должна  быть максимально компактна) 

    - во избежание несчастных случаев,  конструкция вытяжки должна соответствовать естественному движению веществ: теплые газы и воздух удаляются через верх, холодные и тяжелые газы - через низ 

    - удаляемый воздух перед его  выбросом в атмосферу должен  быть очищен. В сложных системах  предусмотрены двойные или даже  тройные подобные фильтры.

    Эффективность местных вытяжных вентиляционных систем обусловлена тем, что вредные  вещества локализуются и удаляются  непосредственно из места их образования, благодаря чему они не распространяются по помещению, а так как концентрация вредных веществ наиболее велика именно в месте их образования, то очистка воздуха происходит при небольших объемах удаляемого воздуха.

    Конечно, не все проблемы могут быть решены с помощью местных вентиляций, процент нелокализованных веществ  может превышать допустимый процент и нарушать санитарно-гигиенические нормы. Например, если вредные вещества могут перемещться по помещению, или когда их выработка происходит на значительной площади.

    Общеобменная  приточная вентиляционная система устанавливается для удаления влажного или излишне нагретого воздуха, которые не удаляются местной вытяжной системой. При недостатке тепла в систему устанавливается калорифер, кроме того, как правило, в любой системе устанавливают фильтр для очистки воздуха.

    Воздухообмен  должен быть сбалансирован, то есть систему  всегда нужно рассчитывать таким образом, чтобы на рабочих местах атмосфера должна соответствовать санитарно-гигиеническим нормам и нормальному температурному режиму.

    Самый простой пример общеобменной вентиляции - отдельный вентилятор на оси, располагаемый  в оконном проеме или специальном отверстии в стене.

    Подобная  установка позволяет удалять  воздух из ближайшей к стене или  окну зоны помещения, осуществляет общий  воздухообмен. В редких случаях к  такой системе относится еще  достаточно длинный воздуховод. Если длина его превышает 30-40 метров, то будут иметься потери давления воздуха, следовательно, нужно ставить другой вентилятор, более мощный, центробежного типа.

    В том случае, если вредные выделения  это тяжелые газы или пыль, а  тепловыделений от установленного оборудования нет, то вытяжные воздуховоды разумно будет разместить по полу здания или выполнить в виде подпольных каналов.

    В промышленных зданиях воздух поступает  по-разному - на разных высотных уровнях, сосредоточенными или рассредоточенными  потоками, и поэтому зачастую невозможно обойтись какой-то одной системой. В таких помещениях для удаления загрязненного воздуха, который не может быть локализован, применяют общеобменные вытяжные системы.

    Канальная и бесканальная системы вентиляций отличаются между собой наличием или отсутствием сети воздуховодов (каналов) для перемещения воздуха. При бесканальной системе вентилятор устанавливается либо в оконном проеме, либо в стене.

    Как мы видим, любая система вентиляции может быть охарактеризована по четырем  признакам: по назначению, зоне обслуживания, способу перемещения воздуха и конструкции.

    Локальные (местные) вытяжные вентиляторы  это вентиляторы осевые или центробежные различного исполнения и конструкции корпуса, осуществляющие вытяжку из отдельного помещения или из отдельной зоны большого помещения. При помощи отдельных локальных вентиляторов можно решить множество задач связанных с вытяжкой воздуха из здания.  
Преимущество схемы вытяжки с локальными вентиляторами состоит в том, что можно:

• минимизировать количество вытяжных воздуховодов (при наличии вентиляционных каналов в стенах);
• реализовать различные режимы вытяжки для отдельных помещений. (Например в одном помещении постоянно работающая вытяжка, в другом - в зависимости от влажности, а в третьем сблокированная с включением света и задержкой на выключение вентилятора после выключения света и т.д.);
• поэтапно делать вытяжку в различных помещениях.

    Естественная  вентиляция

    Системы естественной вентиляции позволяют  обеспечить неорганизованный или организованный воздухообмен, проветривание в помещении под действием гравитационного и (или) ветрового давления.

    Гравитационное  давление равно произведению разности плотностей наружного и удаляемого из помещения воздуха на расстояние по вертикали от центров отверстий  приточного и удаляемого воздуха (рис.1).  

    Гравитационное  давление систем естественной вентиляции для жилых, общественных и административно-бытовых  зданий следует рассчитывать на разность удельных весов наружного воздуха  с температурой 5°C и температурой внутреннего воздуха при расчетных параметрах для холодного периода года.

    Р е = h (рн - рв) , Па

    Ветровое  давление зависит от скорости набегающего  воздушного потока на наружную поверхность  здания и доли динамического давления, преобразующегося в статическое.

    Рv = A p v2/2 , Па

     
где рн и рв - плотность наружного и внутреннего воздуха, Н/м²; h - расстояние по вертикали от центров отверстий приточного и удаляемого воздуха, м; А - аэродинамический коэффициент, показывающий долю динамического давления, преобразующегося в статическое при взаимодействии воздушного потока с наружными ограждениями здания [4]; v - скорость ветра, м/с [2].

    Организованный  воздухообмен, при котором воздух поступает в помещение и удаляется  из него через специально предусмотренные  расчетом отверстия в наружных ограждениях (окна, фонари), называется аэрацией. Количество поступающего и удаляемого воздуха регулируется за счет изменения в течение года площади открываемых отверстий. Аэрация может применяться, например, для вентиляции производственных помещений, в которых основной вредностью является значительная избыточная теплота.

    При значительной скорости ветра используется специальное вентиляционное устройство – дефлекторы.

    Естественная  вентиляция отличается простотой устройства, незначительными капитальными затратами  и эксплуатационными расходами, но давление, создаваемое естественными силами, невелико и зависит преимущественно от состояния наружного воздуха. Поэтому интенсивность воздухообмена в помещениях зависит от внешних факторов. Это, собственно, является существенным недостатком естественной вентиляции. В отдельные часы суток дня в теплый период года, в связи с теплоустойчивостью здания возможно отсутствие воздухообмена (особенно в помещениях цокольного и подвального этажей).

    3) Гибкие воздуховоды для систем вентиляции

    Этот  тип воздуховода подходит как  нельзя лучше, если необходимо смонтировать вентиляционную систему частного дома или систему вентиляции квартиры. Достоинство гибких воздуховодов для вентиляции в том, что их можно гнуть практически под любым углом, как того требует проект.

    Гибкие  воздуховоды для систем вентиляции имеют многослойную структуру из полиэфира и алюминиевой фольги и усиливаются витками стальной проволоки, пропущенной между слоями. Выпускаются и теплоизолирующие воздуховоды с шумопоглощением. Именно такой гибкий воздуховод для вентиляции удобнее всего использовать в доме, квартире или небольшом офисе.

    Обычно  гибкие воздуховоды рассчитаны на скорость потока воздуха до 30м/с, выдерживают (в зависимости от модели) давление от 800 до 5000 Па и сохраняют свои рабочие  свойства при диапазонах температур от минус тридцати до плюс ста градусов и выше.

    Важно, что, в случае возникновения пожара, гибкие воздуховоды для систем вентиляции не выделяют отравляющих веществ  при горении.

    При использовании гибких воздуховодов для вентиляции, обычно в проекте  предусматривается укрытие коммуникаций в стеновых каналах или под навесными потолками.

    Получили  распространение при монтаже  систем вентиляции и полужёсткие  воздуховоды из гофрированного алюминия.

    4) Пластиковые воздуховоды для вентиляции

    Этот  тип воздуховодов используется всё шире. Они обладают высокими эксплуатационными качествами: высокой герметичностью, прекрасной устойчивостью к действию химических веществ, нечувствительны к ультрафиолетовому излучению, сохраняют свои качества при температурах от ноля до плюс 85 градусов, абсолютно чисты с экологической точки зрения, легко монтируются и отлично поддаются чистке и дезинфекции.

    Пластиковые воздуховоды для вентиляции постепенно вытесняют жестяные, которые всё  ещё продолжают выпускаться, но спрос на них постепенно падает. Отчасти потому, что жестяные воздуховоды не способны поглощать шум.

    Промышленность  освоила выпуск пластиковых воздуховодов для вентиляции круглого и прямоугольного сечения, а также всевозможные фасонные части.

    При устройстве вентиляции производственных помещений, торгово-развлекательных и спортивных сооружений, общественных зданий чаще используют воздуховоды из пластика или жести квадратного сечения. Круглые трубы больше подходят для устройства вентиляции в небольших помещениях и зданиях.

    5)Рекуператор тепла вентиляционного воздуха

    Рекуператор тепла вентиляционного воздуха  – это устройство, обязательно  имеющее в своем составе теплообменный элемент, имеющее, как правило, вентиляторы (обычно – два) для прокачивания через этот теплообменник потоков вытяжного, удаляемого из помещения, и свежего, подаваемого в помещение воздуха и, зачастую, оснащенное различными дополнительными приспособлениями, призванными автоматизировать работу устройства, улучшить качество подаваемого воздуха (или хотя бы, предотвратить его ухудшение) и т.д. В таком устройстве тепло от воздуха, который должен быть удален из помещения, отдается воздуху, поступающему в помещение (а летом наоборот – поступающий воздух охлаждается более прохладным удаляемым воздухом, если, конечно, помещение оснащено кондиционером), т.е. практически даром осуществляется тепловая подготовка воздуха перед подачей его в помещение.

где:  
 
3 и 4 – температуры соответственно входа (^tH₁) и выхода (^tH₂) наружного, поступающего в помещение воздуха;  
 
5 и 6 – температуры соответственно входа (^tBH₁) и выхода (^tBH₂) внутреннего, удаляемого из помещения воздуха.  
 
Рис. 1  
 
Таким образом, рекуператор выполняет по сути роль обычной форточки, которая столетия успешно справлялась с задачей воздухообмена в помещениях, но только рекуператор – это, образно говоря, теплая форточка (применительно к зимнему, основному режиму функционирования), т.к. воздух, проходя через рекуператор в помещение, одновременно подвергается тепловой обработке.

    6) Канальная и бесканальная вентиляция

     Системы вентиляции имеют разветвленную  сеть воздуховодов для перемещения  воздуха (канальные системы) либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии, при естественной вентиляции и т. д. (бесканальные системы).

    Таким образом, любая система вентиляции может быть охарактеризована по указанным  выше четырем признакам: по назначению, зоне обслуживания, способу перемешивания  воздуха и конструктивному исполнению.

    Системы вентиляции влючают группы сомого разнообразного оборудования:

1. Вентиляторы.
• осевые вентиляторы;
• радиальные вентиляторы;
• диаметральные вентиляторы.
2. Вентиляторные агрегаты.
• канальные;
• крышные.
3. Вентиляционные установки:
• приточные;
• вытяжные;
• приточно-вытяжные.
4. Воздушно-тепловые завесы.
5. Шумоглушители.
6. Воздушные фильтры.
7. Воздухонагреватели:
• электрические;
• водяные.
8. Воздуховоды:
• металлические;
• металлопластиковые;
• неметаллические.
• гибкие и полугибкие;
9. Запорные и регулирующие устройства:
• воздушные клапаны;
• диафрагмы;
• обратные клапаны.
10. Воздухораспределители и регулирующие устройства воздухоудаления:
• решетки;
• щелевые воздухораспределительные устройтва;
• плафоны;
• насадки с форсунками;
• перфорированные панели.
11. Тепловая изоляция.

    7) Особенности окрасочного цеха

    Технология  производства предусматривает выброс в атмосферу просто гигантского количества вредных выделений, пагубно сказывающихся на здоровье человека.

    Количество  выделенных паров от используемых растворителей  и разбавителей, частиц применяемой  на производстве краски являются исходными  данными для расчета расхода воздуха вентиляционной системой для поддержания уровня предельно допустимой концентрации (ПДК).

    Предпочтительней, чтобы система вентиляции обеспечивала не граничные показатели концентрации вредных веществ, а создавала  пространство с более чистым воздухом.

    Данный  вид производства предполагает обеспечение  интенсивного воздухообмена.

    Однако  использование вентиляции с повышенным воздухообменом не всегда способно обеспечить нормативные показатели чистоты  воздуха.

    Это связано со значительными расходами  энергоресурсов, что совершенно не оправдывает вложение средств.

    8) Расчет вентиляции окрасочного цеха

    Обеспечение чистой атмосферы, пригодной для  дыхания человека является проблематичной. Работники покрасочных производств  обеспечиваются средствами индивидуальной защиты, исключающими попадание вредных веществ в дыхательные органы, что помогает им справится с вредными условиями труда.

    Основной  целью вентиляции является создание и поддержание определенного уровня концентрации вредных веществ достаточного для создания невзрывоопасной атмосферы, обеспечения условий по взрывопожарной и пожарной безопасности. 

    Для нормального дыхания воздух остается не пригодным, но он обеспечивает безопасность находящихся там работников. Использование  общеобменной вытяжки из верхней или нижней зоны зависит от тяжести выделяемых производственным циклом паров. Кроме этого используются местные отсосы у окрасочных камер, стендов, столов, ванн окунания, установок струйного окрашивания, агрегатов обезжиривания, безвоздушного распыления, сушильных камер.

    Используемое  вытяжное оборудование выполнено во взрывозащищенном исполнении. Приточное оборудование используется с установкой взрывозащищенных обратных клапанов на воздуховодах систем, в местах пересечения ими вентиляционных шахт и ограждений.

    Между выходным отверстием выбросов загрязненного  воздуха и воздухозаборной решеткой должно быть достаточное расстояние, чтобы исключить попадание летучих  компонентов в заборную зону атмосферного воздуха.