Приточно-вытяжная вентиляция для производственных помещений: как спроектировать систему, которая работает — а не просто «стоит на балансе»

На промышленном объекте воздух — это не просто фон. Это рабочая среда, как масло в гидравлике или ток в цепи. Если он перегрет, загрязнён, или его недостаточно — страдает всё: здоровье персонала, точность оборудования, качество продукции и даже пожаробезопасность.

Именно поэтому приточно-вытяжная вентиляция — не «опция для галочки», а базовый элемент инфраструктуры, сопоставимый по важности с электроснабжением.

При этом на практике часто сталкиваемся с одной и той же картиной:

• В цехе стоит вентиляция — но она «фонит» на 30 % от расчётной мощности.
• Местные отсосы есть, но расположены так, что «ловят» лишь часть выбросов.
• Приток не организован — и свежий воздух подсасывается через щели, внося пыль и нарушив баланс давления.
• Рециркуляция применена там, где её использовать категорически нельзя.

Почему так происходит? Чаще всего — из-за упрощённого подхода на стадии проектирования: расчёт «по площади», игнорирование локальных источников, недооценка влияния технологического процесса на микроклимат.

Давайте разберём, как спроектировать и реализовать приточно-вытяжную систему так, чтобы она действительно решала задачи — а не создавала новые.

Почему именно приточно-вытяжная схема — стандарт для современного производства?

Многие до сих пор считают, что достаточно только вытяжки — «пусть уходит грязный воздух, остальное придёт само». Но физика не поддаётся оптимизму.

Если вытяжная система работает без компенсирующего притока, в помещении создаётся разрежение. В результате:

• Воздух начинает подсасываться из соседних зон — бытовых, складских, даже из санузлов. Это нарушает гигиенические барьеры.
• При открывании ворот возникают сильные сквозняки — что особенно критично при работе с пылью, лакокрасочными материалами или в чистых помещениях.
• Зимой — резкое переохлаждение рабочих зон у проёмов; летом — застой горячего воздуха в верхней зоне.
• Взрывоопасные пары могут распространяться по зданию, а не локализоваться и удаляться.

Ключевой принцип: удаление загрязнённого воздуха должно всегда сопровождаться подачей расчётного объёма приточного — с контролируемыми параметрами (температура, влажность, чистота) и предсказуемой траекторией движения.

Это особенно важно, когда в цехе одновременно действуют несколько факторов:

• высокие тепловыделения от печей,
• локальные источники пыли или паров,
• необходимость поддержания избыточного давления в одной зоне и разрежения — в другой.

Только приточно-вытяжная схема даёт возможность управлять воздушными потоками — а не просто наблюдать за их хаотичным поведением.

Классификация систем вентиляции для промышленных объектов: как не запутаться в терминах

Прежде чем говорить о проектировании, уточним, что именно мы называем «приточно-вытяжной вентиляцией», и чем она отличается от других решений.

Все вентиляционные системы классифицируются по четырём признакам — и именно их комбинация определяет тип системы:

По способу побуждения

• Естественная — движение воздуха за счёт разности температур (тепловой напор) и ветрового давления. Пример: аэрация через фонари.
  Ограничения: зависимость от погодных условий, низкая кратность (≤ 0,5), невозможность обработки воздуха.
• Механическая — принудительное перемещение с помощью вентиляторов. Позволяет подогревать, охлаждать, фильтровать, увлажнять.
• Смешанная — например, естественный приток + механическая вытяжка (встречается, но требует тщательного расчёта баланса давлений).

По направлению потока

• Приточная — подаёт воздух. Сама по себе почти не применяется в производстве (исключение — воздушные завесы, души).
• Вытяжная — удаляет загрязнённый воздух.
• Приточно-вытяжная — основной тип для производств, где требуется полный контроль над составом и параметрами воздушной среды.

По зоне действия

• Общеобменная — обрабатывает весь объём помещения. Эффективна при равномерных тепловыделениях, но не решает проблему локальных выбросов.
• Местная — воздействует непосредственно у источника загрязнения (зонты, боксы, щели-отсосы). Главное правило: «удалить на месте — до того, как примесь размешается».
• Смешанная (местная + общеобменная) — наиболее распространённая и эффективная схема для большинства цехов.

По назначению

• Рабочая — обеспечивает нормативные условия в штатном режиме.
• Аварийная — включается при превышении ПДК или отказе основной системы (обязательна в цехах категорий А и Б по пожаро-взрывоопасности).

Важно: аварийная вентиляция — это не «дублёр», а резервная система с собственными вентиляторами, воздуховодами и автоматикой включения. Её задача — обеспечить эвакуацию персонала, снижая концентрацию опасных веществ до безопасного уровня за время, достаточное для выхода людей.

Нормативная база: что регулирует проектирование и как избежать «непроходных» решений

Проектирование вентиляции — это не творчество. Это работа в жёстких рамках. Основные документы и их содержание:

• СП 60.13330.2020 (актуализированная редакция СНиП 41-01-2003)
  — регулирует общие принципы проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования;
  — устанавливает требования к расчёту воздухообмена по избыткам теплоты, влаги и вредных веществ;
  — содержит нормы по рекуперации, аварийной вентиляции и зонированию.
• ГОСТ 12.4.021-75
  — устанавливает общие требования к системам вентиляции: классификация, маркировка, монтаж и эксплуатация.
• СанПиН 1.2.3685-21
  — задаёт гигиенические нормативы качества воздуха рабочей зоны;
  — включает ПДК более 1400 вредных веществ;
  — определяет допустимые температурные и влажностные параметры в зависимости от категории тяжести труда.
• ПУЭ (глава 7.3)
  — регулирует требования к электрооборудованию во взрыво- и пожароопасных зонах;
  — предписывает искробезопасное исполнение вентиляторов, двигателей и датчиков в цехах категорий А и Б.

Особое внимание — запретам. Например:

• Рециркуляция воздуха недопустима, если в воздухе присутствуют:
• взрывоопасные пыли и пары (даже если концентрация < ПДК),
• микроорганизмы I–II групп патогенности,
• вредные вещества I и II классов опасности (например, бензол, ртуть, фосген) в любой концентрации.
• Воздухозаборники приточной системы должны располагаться не ближе 20 м от выхлопов автотранспорта, мусорных площадок, вытяжных шахт.
• В цехах категории А аварийная вентиляция должна создавать 6-кратный воздухообмен за 1 час — и включаться автоматически при отказе основной системы или срабатывании газоанализаторов.

Игнорирование этих требований ведёт не просто к замечаниям Ростехнадзора — а к приостановке эксплуатации объекта.

Основные компоненты приточно-вытяжной системы: от воздухозабора до выброса

Приточно-вытяжная установка (ПВУ) — это не «коробка с вентилятором». Это комплекс, в котором каждый элемент выполняет свою функцию. Разберём ключевые узлы.

Приточный контур

• Воздухозаборное устройство — решётка с защитой от осадков и птиц. Располагается на высоте ≥ 2 м от земли (≥ 1 м — в озеленённых зонах).
• Фильтры —
• G4 (грубая очистка от пыли, листьев),
• F7–F9 (тонкая — для защиты теплообменников и обеспечения чистоты в цехе),
• при необходимости — угольные фильтры (для запахов, органических паров).
• Теплообменник (калорифер) — для подогрева зимой. Может быть водяным (подключён к системе отопления) или электрическим (для небольших установок). Летом — в обход или с охладителем (в климатических установках).
• Вентилятор — чаще всего радиальный (центробежный), обеспечивающий требуемое статическое давление для преодоления сопротивления фильтров и сети.
• Воздухораспределители — диффузоры, щелевые решётки, сопла. Их выбор определяет:
• скорость притока в рабочей зоне (обычно 0,2–0,5 м/с — без ощущения сквозняка),
• возможность «вытеснения» тёплого воздуха снизу вверх (низкоскоростной приток у пола) или его интенсивного перемешивания (высокоскоростные диффузоры под потолком).

Вытяжной контур

• Местные отсосы — зонты, боксы, щелевые отсосы у источников. Критично расположение:
• Для паров легче воздуха (например, пары аммиака) — отсосы над источником.
• Для тяжёлых паров и пыли (например, сварочная пыль) — на уровне или ниже источника.
• Воздуховоды — из оцинкованной стали (основной вариант) или нержавеющей (для агрессивных сред). Взрывобезопасное исполнение — при работе с горючими пылями.
• Очистные устройства — циклоны (для крупной пыли), рукавные фильтры (мелкая пыль), мокрые скрубберы, угольные адсорберы.
• Вытяжной вентилятор — часто устанавливается после фильтров («чистая» схема), чтобы не загрязнять лопатки.
• Выбросная шахта — выше конька крыши, с учётом розы ветров и зон возможной рециркуляции.

Важный нюанс: приточные и вытяжные вентиляторы должны быть согласованы не только по производительности, но и по графику работы. Часто применяют частотное регулирование — чтобы подстраивать производительность под сменный график или технологический цикл.

Проектирование: пошаговый алгоритм от сбора данных до подбора оборудования

Этап 1. Сбор исходных данных — основа всего расчёта

Без понимания технологического процесса проектирование — это гадание.

Что нужно выяснить:

• Какие вещества выделяются (пыль, пары, газы)? Их ПДК, плотность, агрегатное состояние.
• Где именно расположены источники? (Желательно — с привязкой к плану цеха.)
• Каковы тепловыделения от оборудования? (Производитель обычно даёт данные в кВт.)
• Есть ли источники влаги (мойки, ванны, сушка)?
• Категория взрывопожарной опасности помещения.
• Требования к микроклимату в рабочей зоне (не «в помещении вообще», а на уровне 1,5–2 м от пола).

Пример: в литейном цехе основной источник — плавильная печь. Она даёт ИК-излучение (требует воздушного душа), конвективное тепло (нужен общеобменный приток), и мелкодисперсную пыль (локальные отсосы у излива). Если считать «по площади» — система будет недогружена в зоне печи и перегружена в складской части.

Этап 2. Выбор схемы: местная, общеобменная или смешанная?

Общее правило:

• Если есть локализованные источники вредных веществ — ставим местные отсосы в первую очередь.
• Оставшийся объём воздуха (для ассимиляции остаточных выбросов, тепла, влаги) — обрабатываем общеобменной вентиляцией.

Эффективность местной вентиляции может достигать 80–90 %. Общеобменная же «размешивает» загрязнения по всему объёму, что требует в разы большей производительности.

Этап 3. Расчёт требуемого воздухообмена — 4 метода, которые нельзя игнорировать

Расход воздуха определяется наибольшим из значений, полученных по следующим критериям.

1. По избыткам теплоты

Актуально для термических, литейных, кузнечных цехов.

Формула:

L = Lwz + 3,6 ⋅ Q – c ⋅ Lwz ⋅ (Twz − Tin) / c⋅(Tl − Tin)

где:

• L — общий расход приточного воздуха, м³/ч;
• Lwz — расход через местные отсосы, м³/ч;
• Q — избыточная теплота, Вт;
• C = 1,006c = 1,006 кДж/(кг·°C) — теплоёмкость воздуха;
• Tin — температура приточного воздуха, °C;
• Twz — температура в рабочей зоне, °C;
• Tl — температура воздуха в верхней зоне (выше 2 м), °C.

Важно: Tl обычно на 5–10°C выше Twz — и это позволяет «сэкономить» на объёме: чем теплее удаляемый воздух, тем меньше его нужно для снятия одного и того же количества тепла.

1. По избыткам влаги

Для гальванических, моечных, пищевых производств.

L = Lwz+WDl−Din / L = Lwz+Dl−DinW

где:

• W — избыток влаги, г/ч;
• Dl — влагосодержание в верхней зоне, г/кг сухого воздуха;
• Din — влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

(При отсутствии данных по влажности — можно использовать приближённый расчёт по температуре точки росы.)

1. По концентрации вредных веществ и пыли

Самый «жёсткий» критерий — особенно при работе с I–II классами опасности.

L= Lwz+M−Lwz⋅(Km−Kin)Kl−Kin / L=Lwz+Kl−KinM−Lwz⋅(Km−Kin)

где:

• M — масса вредного вещества, выделяемая в час, мг/ч;
• Km — концентрация удаляемого через местные отсосы воздуха, мг/м³ (идеально — близко к ПДК);
• Kin — концентрация в приточном воздухе (обычно ≈ 0);
• Kl — допустимая концентрация в верхней зоне (обычно = ПДК).

Если местные отсосы хорошо отлажены (Km≈ПДКKm≈ПДК), дополнительный воздух для разбавления может быть близок к нулю.

1. По нормативному воздуху на человека

Только для административных и вспомогательных зон цеха:

L = N⋅m

где:

• N — число постоянных рабочих мест;
• m = 30m = 30 м³/ч на человека (при естественном проветривании) или 60 м³/ч (при полностью герметичных помещениях).

Вывод: расчёт «по площади» (L = n⋅VL = n⋅V, где nn — кратность) — допустим лишь для грубой оценки. Для промышленного объекта — только по вредностям, теплу и влаге.

Этап 4. Аэродинамический расчёт и подбор оборудования

Здесь определяются:

• сечения воздуховодов (из условия допустимой скорости: 6–8 м/с в магистралях, 2–4 м/с в ответвлениях),
• потери давления на участках,
• требуемое давление вентиляторов,
• необходимость установки шумоглушителей.

Критическая ошибка — подбор вентилятора «по производительности», без учёта давления. В итоге — недостаточный воздухообмен, особенно на удалённых участках сети.

Расчёт воздухообмена: пример из практики

Задача: цех механической обработки (токарные, фрезерные станки).

• Выделение масляного тумана (ПДК = 5 мг/м³, II класс опасности).
• 10 станков, на каждом — локальный отсос: Lwz=500 / Lwz=500 м³/ч, итого 5000 м³/ч.
• Концентрация удаляемого через зонты воздуха: Km = 6 /Km=6 мг/м³ (немного выше ПДК — требует точной настройки).
• Общее выделение масляного тумана: M = 30 /M=30 г/ч = 30 000 мг/ч.
• Приточный воздух чистый: Kin = 0 / Kin=0.
• Допустимо Kl = 5 / Kl=5 мг/м³ (ПДК).

Подставляем в формулу по вредным веществам:

L=5000+30 000−5000⋅(6−0)5−0=5000+30 000−30 0005=5000м³/ч L=5000+5−030000−5000⋅(6−0)=5000+530000−30000=5000м³/ч

Вывод: при качественно настроенных местных отсосах общеобменная вентиляция не требуется — достаточно притока 5000 м³/ч для компенсации вытяжки.

Но если Km = 10Km = 10 мг/м³ (отсосы «не дотягивают»), то:

L=5000+30 000−5000⋅105=5000+−20 0005=5000−4000=1000м³/ч L=5000+530000−5000⋅10=5000+5−20000=5000−4000=1000м³/ч

Здесь отрицательный результат — признак ошибки: система не справляется. Нужно либо улучшать местные отсосы, либо добавлять общеобменную вытяжку (и пересчитывать с Lwz и Km для новой конфигурации).

Особенности для разных типов производств

• Металлообработка и сварка
  — основные загрязнители: металлическая пыль, масляный туман, озон;
  — решения: местные отсосы с гибкими рукавами и панелями; фильтрация до класса F9; запрет на рециркуляцию в зоне сварки.
• Литьё и термические цеха
  — основные факторы: высокие температуры (до 1500 °C), интенсивное ИК-излучение, пыль;
  — решения: аэрация + механическая вытяжка; воздушные души у рабочих мест; вентиляторы высокотемпературного исполнения; контроль температуры в зоне головы оператора.
• Химическое и лакокрасочное производство
  — основные риски: взрывоопасные пары, токсичные вещества I–II классов;
  — решения: 100 % вытяжка без рециркуляции; искробезопасное оборудование; датчики ПДК с аварийным включением; отдельные вытяжные шахты, поднятые на ≥ 3 м над коньком крыши.
• Пищевое и фармацевтическое производство
  — требования: поддержание классов чистоты воздуха (ISO), избыточное давление в «чистых» зонах;
  — решения: приток с HEPA-фильтрацией (H13–H14); чёткое зонирование по давлению (от чистого к менее чистому); контроль влажности (30–60 %); двухступенчатая фильтрация (G4 + F7/F9) — обязательна; в фармацевтике HEPA применяются даже в предчистых зонах.

Примечание: в пищевом производстве часто требуют двухступенчатую фильтрацию — сначала G4 для защиты, затем F7–F9 для соответствия санитарным нормам. В фармацевтике — HEPA обязательны даже в предчистых зонах.

Распространённые ошибки проектирования — и как их избежать

• «Вытяжка есть — приток не нужен»
  → Результат: разрежение, подсос из санузлов, нарушение гигиенических барьеров.
  ✔ Решение: всегда проектировать сбалансированную систему — с учётом компенсации.
• Местные отсосы «для галочки»
  → Зонт висит над станком, но на расстоянии 1,5 м — эффективность < 20%.
  ✔ Решение: расстояние от источника — не более 0,5–0,7 м; размер зонта — на 20–30% больше габаритов источника (формула: A=a+2h⋅tan⁡(α/2)A=a+2h⋅tan(α/2), где hh — высота подвеса, α≤60°α≤60°).
• Рециркуляция в запрещённых зонах
  → Экономия на подогреве — и концентрация вредных веществ растёт с каждой «прокруткой».
  ✔ Решение: строго проверять состав воздуха — если есть хотя бы один компонент из списка запретов — рециркуляция исключена.
• Единая система для всего здания
  → Офис душит холодным воздухом, а в цехе — жара.
  ✔ Решение: зонирование по параметрам. Разные ветки ПВУ с индивидуальным контролем.
• Отказ от автоматики
  → Вентиляция работает на «полную» даже ночью — перерасход энергии до 40%.
  ✔ Решение: датчики CO₂, температуры, давления + частотные преобразователи. ROI — от 1 года.

Энергосбережение и автоматизация: не роскошь, а необходимость

Современная промышленная вентиляция — это не «включил и забыл». Это адаптивная система.

Рекуперация тепла

Даже в холодном климате можно вернуть 50–85% тепла из удаляемого воздуха. Типы рекуператоров:

• Пластинчатый рекуператор
  — КПД: 50–70 %;
  — плюсы: компактность, отсутствие движущихся частей, не требует теплоносителя;
  — минусы: риск обмерзания при низких температурах, невозможность передачи влаги;
  — применение: общепромышленные цеха с умеренной запылённостью.
• Роторный рекуператор
  — КПД: 70–85 %;
  — плюсы: передаёт и тепло, и влагу (что полезно при больших влаговыделениях);
  — минусы: небольшое смешение потоков (до 3 %), требует регулярного обслуживания;
  — применение: цеха с высокой влажностью (гальваника, мойка, пищевое производство).
• Жидкостный рекуператор
  — КПД: 45–65 %;
  — плюсы: полная разделённость приточного и вытяжного потоков; возможность разнести блоки на расстояние до 20 м и более;
  — минусы: требует насосного узла и замкнутого контура с теплоносителем;
  — применение: взрывоопасные производства, где исключено любое смешение воздуха.

Важно: рекуператор ставится до фильтров вытяжного воздуха — чтобы не забивался пылью.

Управление по потребности

• Датчики CO₂ — для вспомогательных помещений (офисы, КИПиА).
• Датчики температуры и влажности — для цехов с переменной нагрузкой.
• Программные режимы: «рабочий», «обед», «ночной», «аварийный».
• Интеграция с АСУ ТП — остановка вентиляции при простое линии.

Это не «умный дом» — это снижение эксплуатационных затрат на 25–40% без потери эффективности.

FAQ: ответы на вопросы, которые чаще всего задают проектировщики и заказчики

Вопрос: Можно ли обойтись без приточной установки, если есть вытяжка и «всё проветривается»?
→ Нет. Вытяжка без компенсации нарушает баланс давлений. В лучшем случае — сквозняки и подсос из нежелательных зон. В худшем — распространение вредных веществ, конденсат на стенах, несоответствие СП.

Вопрос: Нужна ли аварийная вентиляция в цехе категории В?
→ По СП 60.13330 — только если технологический процесс предполагает возможность выделения взрывоопасных смесей (например, при нарушении режима). Но даже при отсутствии формального требования — её наличие значительно снижает риски.

Вопрос: Как часто менять фильтры?
→ Зависит от запылённости приточного воздуха. При фильтрах G4+F7 в промышленной зоне:

• G4 — каждые 2–3 месяца,
• F7 — каждые 6–12 месяцев.
  Контроль — по перепаду давления на фильтре (дифференциальный манометр). При ΔP > 150 Па — замена обязательна.

Вопрос: Можно ли совмещать вентиляцию и отопление?
→ Да — через калорифер приточной установки. Это даже предпочтительно: нагрев «свежего» воздуха эффективнее, чем нагрев уже загрязнённого. Главное — обеспечить расчётный приток даже в межсезонье.

Вопрос: Почему не стоит «брать с запасом» по мощности вентилятора?
→ Избыточная производительность → повышенный шум, сквозняки, перерасход энергии, износ оборудования. Правильнее — точный расчёт + запас до 10–15% + частотное регулирование.

Заключение: вентиляция — это инвестиция, а не расход

Хорошо спроектированная приточно-вытяжная система:

• снижает риски остановок из-за нарушений ОТ и пожарной безопасности,
• повышает производительность труда (на 5–15% при комфортном микроклимате),
• защищает оборудование от коррозии и перегрева,
• обеспечивает стабильное качество продукции (особенно в прецизионных производствах).

А главное — она работает незаметно. Потому что когда в цехе «всё как надо» — ни пыли в воздухе, ни духоты, ни резких запахов — это не «везение». Это результат грамотного проектирования.

Если ваша текущая система требует постоянных «допилов», а параметры в рабочей зоне «плавают» — стоит пересмотреть не только оборудование, но и саму концепцию воздухообмена. Потому что эффективная вентиляция начинается не с вентилятора — а с понимания, как именно воздух должен двигаться по вашему цеху.