Проектирование систем вентиляции аккумуляторных цехов

Проектирование вентиляции аккумуляторных цехов

Наша проектно-монтажная компания предлагает комплексное решение задач по проектированию систем вентиляции любого уровня сложности, подбор оптимального оборудования для вентиляционных систем в соответствии с техническим заданием и пожеланиями клиента, а также монтаж «под ключ» и пуско-наладочные работы с дальнейшим обслуживанием.

Под определением аккумуляторный цех принимают производственные помещения по производству аккумуляторных батарей и помещений для зарядки аккумуляторов на автотранспортных, складских, производственных предприятиях, в серверных, дата-центрах, кинотеатрах, больницах и прочих, где активно применяются аккумуляторы. Основным рабочим элементом аккумуляторной батареи является кислотный или щелочной электролит. В соответствии с действующими строительными, санитарными и противопожарными нормами помещения по производству и зарядке аккумуляторов относятся к опасным химическим производствам по противопожарной категории «А». Категория «А» это помещение, где происходит выделение легко-воспламеняющего газа (водород) или жидкости с температурой вспышки паров до 28°С.

Рис.1. Конвейерная линия по заливке электролита в автомобильные
аккумуляторы на предприятии по производству аккумуляторов.

1. Технические особенности аккумуляторов.

Электрический аккумулятор — это химический источник тока, который работает на активности металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных и полужидких растворах или по физико-химическому закону электрохимического ряда активности металлов. Так как принцип работы аккумулятора связан окислительно-восстановительными химическими реакциями в кислой или щелочной среде электролита, то обеспечивается многократное циклическое использование аккумулятора через его заряд-разряд как автономного или резервного источника электроснабжения для нужд различных потребителей.

Электрический аккумулятор может состоять из отдельного элемента (аккумуляторная ячейка, аккумуляторная банка) или из нескольких отдельных элементов, соединённых определенным образом (аккумуляторная батарея). Если соединение отдельных элементов последовательное, то увеличивается общее выходное напряжение аккумуляторной батареи. Если соединение отдельных элементов параллельное, то увеличивается общая выходная сила тока аккумуляторной батареи.

Принцип работы аккумулятора на окислительно-восстановительных реакциях восстанавливают работоспособность аккумулятора путём его заряда. При заряде аккумулятора, электрический ток от источника постоянного тока с большим напряжением и минимальной силе тока пропускается в направлении, которое обратно направлению тока при разряде.

Емкость аккумулятора измеряется количеством электричества в кулонах, при прохождении в течение 1 секунды электрического тока силой в 1 ампер. Пример, аккумулятор для легкового автомобиля с маркой «55 А*ч на 12 В» имеет емкость 198 000 кулонов и выдает в контур ток с силой 55 ампер в течении 1 часа с напряжением в 10,8 вольт.

Недостатком аккумулятора является его саморазряд. Саморазряд — это потери ёмкости аккумулятора после зарядки в течение времени при отсутствии нагрузки. У щелочных аккумуляторов саморазряд составляет 10 % от емкости в течение первые суток после зарядки. В свинцово-кислотных аккумуляторах саморазряд составляет около 40 % в течение одного года при температуре хранения 20°С и 15 % в течение одного года при температуре хранения 5°С.

Аккумуляторы необходимо защищать от резких перепадов температур, чрезмерного нагревания или охлаждения, открытого огня и намокания в воде. Нарушение температурного режима и правил эксплуатации аккумуляторов сильно сокращают срок службы и вызывают потерю работоспособности аккумулятора.

Технические параметры аккумуляторов зависят от материала электродов и состава электролита. Рассмотрим основные виды аккумуляторов, которые активно эксплуатируются в настоящее время:

1. Свинцово-кислотный аккумулятор (Pb). Свинцово-кислотные аккумуляторы работают на электрохимической реакции свинца и диоксида свинца в электролите из водного раствора серной кислоты. Наиболее распространенный вид аккумуляторов. Используются в автомобилях, троллейбусах, трамваях, воздушных и морских судах, электропогрузчиках, штабелерах, электротягачах, в источниках бесперебойного и аварийного электроснабжения.
2. Щелочной аккумулятор или гальванический элемент (Mn-Zn). Марганцево-цинковый гальванический элемент, в котором катод изготовлен из диоксида марганца, а анод из порошкообразного цинка. Электролит — раствор гидроксида калия или другой щёлочи. Впервые использовать щелочной электролит в химических источниках тока предложили независимо друг от друга Вальдемар Джангнер (Англия) в 1899 году и Томас Эдисон (США) в 1901 году. Используется в троллейбусах, воздушных и морских судах, в мобильных электроинструментах, основа стандартных гальванических элементах питания.
3. Никель-кадмиевые (Ni-Cd). Замена стандартного гальванического элемента, мобильные электроинструменты, троллейбусы, воздушные и морские суда.
4. Никель-металл-гидридные (Ni-MH). Замена стандартного гальванического элемента, электромобили.
5. Никель-цинковые (Ni-Zn). Замена стандартного гальванического элемента.
6. Литий-ионные (Li-ion). Мобильные устройства, мобильные электроинструменты, электромобили.
7. Литий-полимерные (Li-pol). Мобильные устройства, электромобили.

2. Строительные требования к конструкции аккумуляторного цеха.

В соответствии с действующими строительными нормами, аккумуляторные цеха размещаются в зданиях II степени огнестойкости и выше, в изолированных помещений с отдельных входом и желательно на первом этаже зданий. При размещении аккумуляторных цехов в многоэтажном здании вышерасположенные этажи должны иметь защиту от проникновения газов.

В соответствии с действующими строительными нормами не допускается размещение аккумуляторных цехов:

1. В подвальных и цокольных этажах здания.
2. Под производственными помещениями с «мокрыми» технологическими процессами, во избежания затопления аккумуляторного цеха.
3. Под помещениями душевых, ванн, туалетов и подобных помещений, во избежания затопления аккумуляторного цеха.
4. Если под и над аккумулирующим цехом размещаются помещения с длительным пребыванием 50 человек и более (залы заседаний, буфеты и т.п.).

Помещения аккумуляторных цехов должны состоять из трех обособленных участков:

1. Помещения, в котором производится зарядка аккумуляторов.
2. Помещения кислотной, для хранения кислоты, щелочи, и приготовления электролита.
3. Помещения для ремонта, разборки и сборки аккумуляторных батарей.

Вход в помещения для зарядки аккумуляторов и кислотную осуществляется через общий тамбур, который оборудуется приточной вентиляцией для создания подпора воздуха. Обустройство входа в аккумулирующий цех из бытовых и подсобных помещений запрещен.

Двери тамбура, помещения для зарядки аккумуляторов и кислотной должны открываться наружу и снабжаться самозапирающимися замками, допускающими открывание их без ключа с внутренней стороны. Внутренние перегородки в аккумуляторных помещениях должны быть сплошными от пола до потолка из бетона или оштукатуренного кирпича. Потолки в аккумуляторном цеху должны выполняться из несгораемого материала и не оштукатуриваются во избежание осыпания штукатурки и засорения аккумуляторов. Потолки, как правило, должны быть горизонтальными и гладкими. Строительные конструкции не должны образовывать застойные зоны.

Наружные ограждения аккумуляторных цехов следует проектировать с таким расчетом, чтобы была исключена возможность конденсации водяных паров на внутренних поверхностях стен и потолков. Для поддержания требуемой температуры аккумуляторный цех в зимнее время отапливаться. Выделяющиеся из аккумуляторов водород, сурьмянистый водород и аэрозоли электролита должны удаляться из помещения при помощи естественной или механической вентиляции.
Установка в аккумуляторных цехах штепселей, выключателей, предохранителей, электровентиляторов, зарядных сопротивлений, электрических грелок и тому подобное не допускается. В аккумуляторном цехе запрещаются курение, пользование электронагревательными приборами и аппаратами, могущими дать искру. На входной двери в аккумуляторное помещение должны быть надписи: «Аккумуляторная», «Огнеопасно», «С огнем не входить», «Курение запрещается».

3. Расчетные величины воздухообмена для аккумуляторных цехов.

Основные вредности, которые выделяются в аккумуляторном цехе:

1. Свободный водород, при заливке электролита и зарядке кислотного аккумулятора. Смесь свободного водорода с атмосферным кислородом называют гремучим газом, который является взрывопожароопасным по категории «А» с предельно допустимой концентрации водорода в воздухе не более 0,7% от объема помещения.
2. Сернокислотный туман, который вызывает химические и тепловые ожоги наружных и внутренних тканей человека (кожа, нос, рот, бронхи, легкие, пищевод, желудок).
3. Едкий калий и натрий, которые вызывают химические и тепловые ожоги наружных и внутренних тканей человека.
4. Аккумуляторные газы (сернистый ангидрид, сурьмянистый водород и прочее).
5. Аккумуляторная пыль (свинец, мышьяк, сурьма, калий, натрий и прочее).
6. Тепловыделения от выпрямительных устройств, электрических машин, электроприборов управления и контроля, освещения.
Минимальный воздухообмен в аккумуляторном цехе определяется из условия предельно допустимой концентрации водорода в воздухе, которая должна быть не более 0,7% от объема цеха. Общее количество водорода (В) в куб.м., которое выделяется при зарядке определяется по формуле:

В = 0,000105*Е*n, где

4. Естественная вентиляция аккумуляторного цеха.

Все помещения аккумуляторного цеха должны быть оборудованы системой естественной вентиляции. При устройстве естественной вентиляции следует соблюдать следующие требования:

1. Воздух не должен встречать в вытяжном воздуховоде препятствия (задвижки, клапаны), которые бы ограничивали его движение.
2. Вблизи приемных и вытяжных шахт не должно быть экранирующих поверхностей, мешающих действию вентиляции.
3. На вытяжных шахтах устанавливаются цилиндрические дефлекторы.
4. Число колен в вытяжном канале не должно превышать двух при отклонении канала от вертикали до 45° и одного при отклонении канала от вертикали на 90°С.

При естественной вентиляции должен обеспечиваться однократный обмен воздуха в час в помещениях аккумуляторного цеха. Вентиляция помещения при формировочном заряде аккумуляторов, который должен производиться по требованиям технологии при напряжении до 2,6—2,7 Вольт на элемент, предусматривается от временной вентиляционной установки (передвижного вентилятора).

При естественной вентиляции аккумуляторных цехов нельзя открывать окна и форточки, чтобы исключить поступление в помещение загрязненного воздуха, насекомых, птиц и животных. Для поступления свежего воздуха предусматривают отверстия в нижней части помещения. В приточном канале устанавливают противопожарный клапан, поэтому сечение приточного канала должно быть в 1,5 раза больше вытяжного воздуховода.

Вытяжку воздуха при естественной вентиляции следует проводить из верхней зоны помещения. Восходящие от заряжаемых аккумуляторов конвективные потоки более теплой и легкой водородно-воздушной смеси увлекают в верхнюю зону помещения мелкие капельки электролита, откуда они удаляются естественной тягой через вытяжные отверстия и воздуховод.

Сечение вытяжных каналов при естественной вентиляции ориентировочно может определяться по допустимой скорости воздуха, которая принимается в зависимости от расположения вытяжных отверстий по этажам здания. При естественной вентиляции аккумуляторного цеха считается, что скорость воздушных потоков через приточные и вытяжные каналы составляет 0,5 м/с. Максимальная скорость воздушного потока в вентиляционной вытяжной шахте должна быть не более чем до 1 м/с.

5. Механическая вентиляция аккумуляторного цеха.

В аккумуляторных цехах механическая вентиляция резервируется естественной вентиляцией. Механическая вентиляция работает при паяльных работах, формировке и заряде аккумуляторов, в случае «кипения» электролита при подзаряде аккумуляторных батарей. При неработающей механической вентиляции во время подзаряда, разряда и бездействия аккумуляторов обмен воздуха в аккумуляторном помещении обеспечивается при помощи естественной вентиляции.
Приточный воздух механической вентиляции аккумуляторного цеха подвергают очистке от пыли и его объем не должен превышать 85% объема вытяжки, для создания небольшого разряжения воздуха, препятствующее прониканию загрязненного воздуха в соседние помещения.

Эффективность вентиляции аккумуляторного цеха в значительной степени определяется схемой вентиляции.

Основными схемами вентиляции аккумуляторных цехов являются следующие.

Схема воздухообмена с движением воздуха вдоль помещения является наиболее распространенной.

Характерным является движение всей массы вентиляционного воздуха вдоль помещения. Нарастание концентрации серной кислоты и водорода в воздухе происходит в зависимости от их выделений из аккумуляторов и длины помещения. Таким образом, у вытяжных отверстий концентрации вредностей имеют наибольшее значение, причем важно, чтобы они в этом месте не превышали ПДК. Достоинства схемы — ее простота, надежность, весь воздух участвует в ассимиляции серной кислоты и водорода и скорость движения воздуха выше, чем при других схемах вентиляции, что обеспечивает эффективное перемещение воздуха во всем помещении. В помещении отсутствуют застойные зоны и места опасных скоплений водорода.

Выпуск приточного воздуха производится у пола или в рабочую зону (на уровне 1,5—1,7 м от пола или на уровне верхних крышек аккумуляторов). Вытяжка воздуха по действующим нормам производится из расчета 2/3 объема воздуха из верхней зоны помещения и 1/3 объема воздуха из нижней зоны. Вытяжные отверстия располагаются под потолком и на высоте 0,2 м от пола.

При схеме с движением воздуха поперек помещения наиболее эффективным является расположение приточных отверстий на уровне дыхания человека (1,5 — 1,7 м от уровня пола). Вытяжка осуществляется следующим образом: 2/3 объема воздуха из верхней зоны помещения и 1/3 объема из нижней зоны. Из-за близкого расположения приточных и вытяжных отверстий друг от друга происходит переток воздушных потоков, и эффективность вентиляции помещения снижается. Эта схема является эффективной, простой и дешевой, исключает образование зон скопления водорода, рекомендуется для широкого применения при небольших площадях помещений.

Схема воздухообмена с нижним притоком воздуха и верхней вытяжкой применяется для вентиляции аккумуляторных помещений на морских судах.

Системы вентиляции аккумуляторных цехов проектируются во взрывобезопасном и антикоррозионном исполнении.
Механическая вентиляция аккумуляторных цехов, должна быть сблокирована с зарядным устройством (выключение вентиляции — отключение зарядного устройства).

Вентиляционные установки помещений аккумуляторных и кислотных проектируются самостоятельными и не связанными с вентиляционными установками других помещений.

В соответствии с действующими строительными нормами в тамбуры аккумуляторных цехов необходимо подавать не менее пяти объемов воздуха, но не менее 250 мя/ч. Воздух должен подаваться над дверью аккумуляторного помещения с направлением потока вниз. Подача воздуха в тамбур обеспечивается от приточной системы, обслуживающей аккумуляторное помещение.
Расход воздуха для вентиляции аккумуляторных шкафов определяется из условия разбавления водорода. Во избежание выбивания водорода и капелек электролита из шкафа в помещение скорость всасывания воздуха в открытом проеме шкафа принимается равной 0,6—0,7 м/с. Скорость регулируется изменением площади открытого проема шкафа.

В аккумуляторных цехах, в которых вредные выделения от заряжаемых аккумуляторов удаляются при помощи местных отсосов, необходимо предусматривать дополнительно общеобменную вентиляцию с вытяжкой воздуха из верхней зоны помещения для удаления водорода во время заряда аккумуляторов. При этом необходимо обеспечить в помещении не менее чем однократный обмен воздуха в час.

В помещениях для приготовления электролита проектируется вытяжная вентиляция, обеспечивающая двукратный воздухообмен в час. Вытяжное отверстие должно быть на расстоянии 0,3—1,0 м от пола.

Вентиляция камер для приточных и вытяжных систем, обслуживающих аккумуляторные цеха, обязательна. В приточных камерах приточная вентиляция должна обеспечивать не менее двух обменов воздуха в час, в вытяжных — не менее одного. Приток воздуха обеспечивается естественным путем. Подача воздуха в приточную вентиляционную камеру может осуществляться также от приточной вентиляционной установки, располагаемой в этой камере.

В электромашинном помещении, реостатной и дистилляторной система вентиляции обеспечивает отвод тепла и исключает повышение температуры оборудования выше допустимой. Расход воздуха для вентиляции этих помещений определяется из условий удаления избытков тепла.

Системы вентиляции аккумуляторных цехов имеют в своем составе следующее оборудование: устройства для приема и выброса воздуха, устройства для очистки и фильтрации воздуха, калориферы для подогрева воздуха в зимнее время, воздуховоды, побудители движения воздуха, воздухораспределительные устройства. Пожаро- и взрывобсзопасность аккумуляторных цехов обеспечивается правильным выбором конструкции фильтров, типов вентиляторов и электродвигателей, размещением вентиляционного оборудования в камерах.

6. Система дымоудаления и подпора воздуха в аккумуляторном цехе.

При проектировании вентиляции аккумуляторного цеха предусматривается в безусловном порядке система дымоудаления из основных и вспомогательных помещений аккумуляторного цеха, и система подпора воздуха на путях эвакуации людей, тамбурах и лестничных клетках. Система дымоудаления и подпора воздуха состоит из клапанов дымоудаления, плотных стальных воздуховодов, покрытых огнезадерживающим составом; бетонных или кирпичных вертикальных шахт, огнезадерживающих клапанов, вентиляторов дымоудаления (радиальные, осевые или крышные радиальные).

При проектировании вертикальные коллекторы или шахты систем дымоудаления из помещений надземной части здания должны иметь предел огнестойкости 0,75 ч (EI 45). Все остальные воздуховоды систем противодымной защиты должны иметь предел огнестойкости не менее 0,5 ч (EI 30).

Воздуховоды систем подпора воздуха при пожаре должны иметь предел огнестойкости не менее 0,5 ч (EI 30). Воздуховоды систем подпора воздуха на путях эвакуации людей и лестничных клетках должны иметь предел огнестойкости 2,5 часа (EI 150).

Рис. 4. Схема системы дымоудаления из помещений здания и система
подпора воздуха на путях эвакуации людей из горящего здания

Именно такие временные ограничители, которые проверены почти столетним опытом человечества в современном строительстве, позволяют минимизировать первоначальные затраты на проектирование и монтаж системы дымоудаления. А при возникновении пожара в аккумуляторном цехе, позволяют его быстро потушить и минимизировать его вредные последствия для человека и окружающей среды.

Заказать проектные работы систем вентиляции аккумуляторного цеха по самым лучшим ценам

Наша компания предлагает Вам высококачественное сертифицированное оборудование от ведущих производителей вентиляционного оборудования. Кроме того, у нас работают специалисты с высокой квалификацией по проектированию, монтажу, пуско-наладке и сервисному обслуживанию всего вентиляционного оборудования, которое необходимо Вам для высокоэффективной и надежной работы Вашей вентиляционной системы.

Наши приоритеты — это надежность, качество и эффективность, поэтому сотрудничая с нами, Вы имеете возможность по достоинству оценить все преимущества работы с профессионалами!