Организация системы вентиляции на складе
Сохранность материальных ценностей в складских помещениях в значительной мере обеспечивается за счет поддержания определенных параметров микроклимата – температуры, относительной влажности, подвижности воздуха. Требования к условиям их хранения можно разделить на следующие основные категории.
Требования первой категории предусматривают защиту материалов и продуктов от атмосферных осадков, низких или высоких температур, резкого их перепада (точные приборы, специальные марки стали, прокат цветных металлов, электротехнические материалы и др.) и хранение их на утепленных отапливаемых и охлаждаемых складах.
По второй категории требований необходима защита товарно-материальных ценностей от атмосферных осадков и низких температур (олово, кабельные изделия, лакокрасочные материалы, измерительные приборы, инструменты и т. п.) и хранение их на утепленных отапливаемых складах.
Третья категория требований предполагает создание условий для защиты материалов и товаров от атмосферных осадков и высоких температур (резина, резинотехнические изделия, кожа и изделия из кожи, рубероид, толь и др.) и хранение их на утепленных охлаждаемых складах.
По четвертой категории требований необходимо только предохранение материалов от атмосферных осадков (хранение в неутепленных складах и под навесом).
Для создания необходимых климатических условий внутри отапливаемых складов служат системы отопления, вентиляции и кондиционирования (при обосновании), в помещениях неотапливаемых складов – система вентиляции. Под вентиляцией подразумевают совокупность мероприятий и устройств, используемых для организации воздухообмена. Основная цель вентиляции – обеспечить допустимые климатические условия и чистоту воздуха в обслуживаемой зоне помещений, соответствующих санитарно-гигиеническим нормам и технологическим требованиям.
Классификация систем вентиляции
При всем многообразии систем вентиляции, обусловленном назначением помещений, их можно классифицировать по следующим основным признакам:
- назначение (вытяжные и приточные);
- сфера действия (местные и общеобменные);
- способ создания перепадов давления для перемещения воздуха (с естественным и механическим побуждением);
- конструктивные особенности (канальные и бесканальные).
Вытяжные системы предназначены для удаления из помещений загрязненного воздуха. Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Подаваемый воздух в необходимых случаях подвергают специальной обработке – очистке, нагреву, увлажнению. В общем случае в помещении предусматривают и приточные системы, и вытяжные, причем их производительность должна быть примерно одинаковой.
Местные системы вентиляции обслуживают ограниченные участки помещений. С их помощью удаляют загрязненный воздух с мест образования вредных выделений и подают сюда чистый воздух. Общеобменные системы, и приточные, и вытяжные, предназначены для вентиляции помещения в целом или значительной его части. Их устраивают для локализации 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. При отрицательном тепловом балансе, т. е. при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и подогревом всего объема приточного воздуха. Обычно перед подачей воздух очищают от пыли.
Перемещение воздуха в системах естественной вентиляции (аэрации) происходит под действием давления, возникающего вследствие разности температур наружного воздуха и воздуха в помещении, в результате воздействия на здание ветра, а также при совместном действии этих факторов. Аэрацию не применяют, если по технологии требуется предварительная обработка приточного воздуха либо если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата.
В системах естественной вентиляции 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 более 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах – не выше 1 м/с. Системы естественной вентиляции просты, не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода электрической энергии, однако зависимость их эффективности от переменных факторов – температуры, влажности воздуха, направления, скорости ветра, а также небольшое давление, которое они создают, не позволяет решать с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции.
В механических системах вентиляции применяют оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители и др.), позволяющие перемещать воздух на значительное расстояние, подавать и удалять воздух в требуемом объеме независимо от меняющихся условий окружающей среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки – очистке, нагреванию, увлажнению, что практически невозможно при естественной вентиляции. На практике часто применяют смешанную вентиляцию, т. е. одновременно естественную и механическую.
По конструктивному исполнению системы вентиляции разделяют на канальные системы, которые имеют разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха, и бесканальные, в которых каналы (воздуховоды) отсутствуют, например, при аэрации, установке вентиляторов в стене, перекрытиях и т. д.
Таким образом, исходя из перечисленных четырех признаков систем вентиляции (назначение, сфера действия, способ побуждения и конструктивные особенности) легко подсчитать, что число основных вариантов систем равно 16, но далеко не все они находят практическое применение в складских помещениях.
Для каждого конкретного случая можно выбрать оптимальный вариант, при этом возможно сочетание сразу нескольких систем вентиляции, например приток с естественным побуждением и вытяжка с механическим побуждением, приток и вытяжка с естественным побуждением. Следует также учитывать, что системы аэрации для складов продовольственных товаров использовать нежелательно, поскольку они не удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям – приточный воздух обычно загрязнен и не может подвергаться очистке. При выборе системы вентиляции складов необходимо руководствоваться следующими нормативными документами: ГОСТ 12.1.005–88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», ГОСТ 12.1.004–91 «Пожарная безопасность.
Общие требования», СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», СНиП 23-02-03 «Тепловая защита зданий», СНиП 31-04-2001 «Складские здания». Согласно СНиП 41-01-2003 вентиляцию с искусственным побуждением следует предусматривать для складских помещений, в которых климатические условия и чистота воздуха не могут быть обеспечены вентиляцией с естественным побуждением или отсутствует возможность естественного проветривания. Системы общеобменной вентиляции из помещений складов с выделением вредных газов и паров следует устраивать с искусственным побуждением. В большинстве складских помещений необходимо предусматривать естественную общеобменную вентиляцию, обеспечивающую однократный воздухообмен в течение 1 часа.
Воздухообмен
Воздухообменом называется замена загрязненного воздуха помещений чистым, создающая в помещениях воздушную среду, которая соответствует санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям. Для определения воздухообмена (объема вентиляционного воздуха в единицу времени) необходимо знать виды и количество вредных выделений в помещении – избытка тепла, влаги, газов, паров, пыли. Основные виды тепловыделений приводятся в главе «Тепловой режим здания» (Справочник проектировщика. Отопление. Ч. 1. М.: Стройиздат, 1992).
Воздухообмен в большой степени определяется выбором параметров воздуха: наружного в обслуживаемой зоне помещения, приточного и удаляемого из помещения. Интенсивность воздухообмена характеризуют параметром кратности – отношением объема воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него за 1 ч, к объему помещения (табл. 1).
| Тип склада | Часовая кратность воздухообмена | |
|---|---|---|
| при временном пребывании людей | при постоянном пребывании людей | |
| Склад бензина, керосина, масел | 1,5…2 | 3…5 |
| Склад сжиженных газов в баллонах (метан, пропан, бутан, ацетилен) | 0,5 | – |
| Склад растворителей (ацетон и другие легковоспламеняющиеся жидкости) | 4…5 | 10 |
| Склад летучих веществ (спиртов, эфиров) | 1,5…2 | 3…5 |
| Склад нитролаков (закрытых в металлических емкостях) | 0,5 | – |
| Склады ядовитых веществ (цианистых солей и т. п.) | 5 | – |
Естественная вентиляция
Строительные материалы, из которых построены ограждающие конструкции зданий, воздухопроницаемы, поэтому при разности давлений наружного и внутреннего воздуха через стены, потолки и полы зданий, оконные переплеты и случайные неплотности в помещениях воздухообмен происходит путем так называемой инфильтрации или естественной, не организованной вентиляции. Инфильтрация, а соответственно и объем притекающего в помещение наружного воздуха тем больше, чем выше разность температур внутри и снаружи помещения и скорость ветра, т. е. чем больше разность давлений внутреннего и наружного воздуха.
В складских зданиях инфильтрация полуторакратна воздухообмену, а иногда и больше. Инфильтрацию надо учитывать, организуя на складе общеобменную вентиляцию с принудительным побуждением. Поскольку для большинства складских помещений рекомендован однократный воздухообмен с помощью искусственной вентиляции, от организации притока воздуха можно отказаться – объем удаляемого из помещения воздуха компенсируется инфильтрацией.
Естественная вентиляция может быть вытяжной без организованного поступления воздуха (канальная система) и приточно-вытяжной с организованным притоком воздуха (система аэрации). Канальные системы применяют преимущественно во вспомогательных помещениях и зданиях складов с небольшим воздухообменом (менее однократного в 1 ч) и с неорганизованным притоком воздуха сквозь неплотности ограждающих конструкций. Воздух перемещается по каналам под действием разности давлений внутри и снаружи помещения.
Для регулирования количества перемещаемого по каналам воздуха применяют регулирующие приспособления. Конструктивные элементы систем естественной вентиляции подробно описаны в Справочнике проектировщика, раздел 1.2. Для повышения давления в канальной системе вентиляции часто прибегают к установке над вытяжной шахтой насадки-дефлектора.
Воздухообмен при аэрации происходит через открытые фрамуги в окнах и световые фонари под действием теплового давления (разности давлений наружного и внутреннего воздуха) и давления, создаваемого ветром. Аэрация не применяется, если требуется предварительная обработка приточного воздуха и если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе превышает 30% предельно допустимой концентрации (ПДК).
Для организации притока наружного воздуха в теплый период года в наружных стенах делают проемы, располагая их нижний уровень на высоте 0,3...1,8 м от пола. Приточные проемы можно располагать в два яруса и более в продольных стенах здания склада, которые должны быть свободны от пристроек. В качестве приточных проемов используют ворота, раздвижные стены и т.п. Проемы для притока наружного воздуха в переходный и холодный периоды года устраивают в наружных стенах, располагая низ проема в зданиях высотой ниже 6 м на высоте не менее 3 м от пола (при этом проемы оборудуются козырьками или другими конструктивными элементами, отклоняющими приточный воздух под углом вверх), а в складах высотой свыше 6 м – на высоте не менее 4 м от пола.
Загрязненный воздух удаляется через вытяжные фрамуги или вытяжные шахты, которые рекомендуется выводить выше конька крыши не менее чем на 0,5 м во избежание опрокидывания наружных элементов при сильном ветре. Тепловое давление аэрации регулируется степенью открытия-закрытия фрамуг. Для управления воздухообменом все приточные, нижние и вытяжные верхние отверстия оборудуют открывающимися створными переплетами с верхней, средней и нижней осями вращения. Наиболее удобными являются створки с нижней осью вращения, открывающиеся внутрь помещений и отклоняющие приточный воздух вверх. Общая площадь открытых проемов определяется по объему воздуха, который должен поступать в помещение и удаляться из него. Объем воздуха, м3/ч, который проходит через отверстие, снабженное створным переплетом,
где F – площадь проема, м2;
ν – скорость воздуха, м/с; ν = 0,5...1,5 при естественной вентиляции;
µ – коэффициент расхода воздуха; для переплетов, распахнутых на 90°, µ = 0,65; на 45° – µ = 0,44; на 30° – µ = 0,32.
Приближенный расчет количества воздуха, проходящего через вентиляционные отверстия, для складских помещений можно сделать, руководствуясь табл. 2.
Для складских помещений большое значение имеет поддержание влажности воздуха на определенном уровне. Большая разность температур груза на складе и наружного воздуха имеет место при смене времен года. Весной наружный воздух прогревается быстрее, чем груз, хранящийся в помещении. При вентиляции склада теплым и влажным воздухом на холодной поверхности груза и пола здания образуется конденсат. Осенью наружный воздух холоднее груза в складе, поэтому интенсивная вентиляция и в это время года также может вызвать конденсацию влаги и переувлажнение груза. По этой причине и весной, и осенью следует чаще вентилировать склад, чтобы постепенно выравнивать температуру в системе груз – склад – окружающая среда.
| Расстояние между осями приточных и вытяжных отверстий, м | Количество воздуха, м3/ч, проходящего через 1 м2 проема со створным переплетом | ||
|---|---|---|---|
| открытым на угол 90° или открытого, без створок | открытым на угол 45° | открытым на угол 30° | |
| 6 | 2500 | 1700 | 1200 |
| 10 | 4100 | 2800 | 2000 |
| 15 | 6100 | 4100 | 3200 |
Довольно сложно правильно организовать вентиляцию на складах, стены и крыши которых целиком сделаны из металлоконструкций. Днем они раскаляются под солнечными лучами до 70 °С, нагревая штабель гигроскопичного груза, в результате чего с его поверхности интенсивно испаряется влага. На складе происходит конвективное перемещение воздуха и повышается содержание в нем влаги. Ночью температура металлических ограждений падает на 5...10 °С ниже температуры окружающей среды, в результате при контакте с теплым и влажным складским воздухом на их внутренних поверхностях образуется конденсат. Если в это время открывать вентиляционные проемы и двери склада, то увлажненный воздух выходит наружу и конденсации влаги не происходит. Интенсивная конденсация днем ведет к усыханию груза.
Чтобы определить, целесообразно ли проветривать склад, надо знать температуру наружного tн и внутреннего воздуха tв, а также его относительную влажность jн и jв. Используя показания приборов, диаграммы состояния и психрометрические таблицы, можно определить абсолютную влажность dн и dв. В тех случаях, когда требуется снизить влажность воздуха в помещении, проветривать его можно, только если абсолютная влажность наружного воздуха ниже абсолютной влажности внутреннего воздуха. Температура наружного воздуха в этом случае может быть выше температуры воздуха в помещении.
При высокой относительной влажности наружного воздуха не исключена возможность того, что снижение абсолютной влажности воздуха на складе за счет притока более холодного наружного потока может сопровождаться повышением его относительной влажности. В таких случаях следует установить, целесообразно ли снижение абсолютной влажности. Рассмотрим конкретный пример.
Пусть tн = +13 °С; jн = 60%; tв = 15 °С и jв = 90%. Пользуясь психрометрической таблицей, находим: dн = 6,75 г/м3; dв = 11,44 г/м3. Поскольку dн значительно меньше dв, проветривание приведет к снижению влажности воздуха на складе. В тех случаях, когда требуется понизить температуру в помещении, проветривание можно применять, только когда температура наружного воздуха ниже температуры воздуха внутри. В этих случаях также необходимо проследить за тем, чтобы абсолютная влажность наружного воздуха была ниже абсолютной влажности воздуха на складе. Что касается относительной влажности наружного воздуха, то при значительной разнице температур она может быть и выше относительной влажности воздуха на складе.
Например, tв = 22 °С; jв = 60%; tн = +18 °С; jн = 80%. По психрометрической таблице находим, что dн = 13,18 г/м3; dв = 11,58 г/м3. В этом случае замена сухого воздуха на складе более влажным наружным воздухом приведет к снижению температуры, однако повысится относительная влажность, а следовательно, проветривание нецелесообразно.
В случаях, когда требуется понизить и влажность, и температуру в помещении, проветривание допускается тогда, когда температура и влажность снаружи ниже температуры и относительной влажности воздуха в помещении. Например, tв = +15 °С; jв = 60%; tн = +10 °С; jн = 50%. По таблице находим: dн = 4,67 г/м3, что ниже абсолютной влажности dв = 7,63 г/м3, а значит, склад необходимо проветрить.
Механическая система вентиляции
В отличие от систем вентиляции с естественным побуждением в механических системах вентиляции воздух принудительно перемещается вентилятором. У механических систем есть ряд преимуществ – независимость действия систем от температурных колебаний наружного воздуха и силы ветра, возможность перемещать воздух на большие расстояния, а также обрабатывать его: нагревать, очищать, увлажнять или осушать.
В приточных механических системах вентиляции наружный воздух через воздухоприемное отверстие поступает в приточную камеру, в которой подвергается обработке – очищается от пыли, подогревается в холодное время года, при необходимости увлажняется, а дальше по сети каналов (воздуховодов) через жалюзийные решетки или насадки он направляется непосредственно в помещение. В вытяжных системах загрязненный воздух сначала удаляется из помещений либо через жалюзийные решетки, либо от специальных укрытий (при местной вентиляции), а потом через каналы (по воздуховодам) и вытяжную камеру выбрасывается в атмосферу. Для регулирования отдельных ветвей приточных и вытяжных воздуховодов на них устанавливают задвижки (шиберы) или дроссель-клапаны. Механическая система вентиляции позволяет осуществлять правильный постоянный воздухообмен в помещении в объемах и кондициях, которые действительно необходимы.
Вентиляционное оборудование
Системы вентиляции включают группы самого разнообразного оборудования. К ним относятся: вентиляторы, вентиляционные установки, воздухораспределительные и регулирующие устройства, фильтры, шумоглушители, нагреватели и проч.
Воздух в системах механической вентиляции перемещается электрическими вентиляторами. Наибольшее распространение получили осевые и центробежные (радиальные) вентиляторы. Осевые вентиляторы создают относительно небольшое давление. Радиальные вентиляторы делятся на три группы: низкого давления – до 1 кПа, среднего – до 3 кПa и высокого давления (до 12 кПа). На складах рекомендуется применять радиальные вентиляторы низкого давления.
Эффективность системы вентиляции во многом зависит от правильного устройства воздухораспределения. Воздухораспределительные устройства весьма разнообразны – это решетки, щелевые устройства, плафоны, сопла, насадки с форсунками и т. д. В настоящее время многие производители вентиляционного оборудования поставляют полный комплект последнего, а также решают вопросы проектирования, монтажа и сервисного обслуживания.