 |
| Рис. 1. Схема вентиляции помещений бумажных кладовых |
Первый в истории кондиционер был собран в 1902 году американцем Уиллисом Карриером для бруклинской типографии. Предназначался он не для охлаждения, а для осушения воздуха. С тех пор прошло более ста лет, в течение которых менялась технология печати, совершенствовалось оборудование для кондиционирования и вентиляции. Сегодня проектирование климатических систем для типографий превратилось в нетривиальную задачу, некоторым аспектам решения которой посвящена эта статья.
Особенности и проблемы проектирования климатических систем типографий
Для таких объектов, как типографии, характерно наличие большого количества бумаги и краски, печатных станков различных типов, сушильных и складских помещений, брошюровочных и переплетных цехов. В каждом помещении предъявляются свои требования к микроклимату и воздухообмену: в одном случае необходимо обеспечить длительное хранение бумаги без ее порчи, в другом — удаление из рабочей зоны вредных веществ, в третьем — просушку отпечатанных листов… При этом станки выделяют большое количество тепла, которое необходимо отводить.
Основная проблема при проектировании систем вентиляции и кондиционирования типографий — отсутствие специализированных нормативов. Как правило, ссылаются на следующие четыре документа:
- ОНТП 6–85 «Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий полиграфической промышленности. Производство офсетной печати».
- ВНТП-08–87 «Ведомственные нормы технологического проектирования предприятий полиграфической промышленности — складские и вспомогательные помещения».
- ВНТП 5–85 «Ведомственные нормы технологического проектирования предприятий полиграфической промышленности — брошюровочно-переплетное и отделочное производство».
- ПОТ РО 29–001–2002 «Правила по охране труда для полиграфических предприятий».
Однако первые три документа, выпущенные в 1985–1987 годах, во многом устарели. Кроме того, они предназначены для больших типографских фабрик, характерных для советского времени, а не для современных частных типографий. Сказывается и прогресс в области печатных станков: новое оборудование более компактно и производительно, а это повышает удельные выбросы вредных веществ.
Но перед тем как обсудить требования к системам вентиляции и кондиционирования типографий, посмотрим, чем грозит недостаток в их мощности или полное отсутствие.
Особенности помещений, в которых хранится бумага
Продукция, выпускаемая типографиями, довольно требовательна к микроклимату помещений, где она производится и брошюруется. Для бумаги очень важно соблюдение заданных показателей температуры и влажности.
Очевидно, что наиболее сложной проблемой является поддержание влажности, особенно в зимнее время. Нарушение влажностного режима приводит к плачевным результатам. Во-первых, бумага с только что нанесенной краской имеет повышенную влажность. В сухом помещении бумага уменьшается в размерах, что затрудняет процесс печати в несколько прогонов. Во-вторых, сухая бумага способна накапливать статическое электричество, что усложняет работу типографии. В-третьих, сухая бумага более ломка, она чаще рвется. Наконец, сухой воздух вызывает коробление бумаги при хранении в стопке, так как края бумаги сохнут быстрее середины листа. Аналогичное явление происходит и при большой разнице температур бумаги и воздуха в помещении.
Производители бумаги вправе указывать собственные требования к ее хранению. Обычно заявляется температура 17–19 °C и относительная влажность 30–50 %. При этом следует помнить, что бумага гигроскопична: она быстро впитывает и отдает накопленную влагу. Влажность ниже 30 % грозит разрушением бумаги, а выше 60 % — поражением грибком и микроорганизмами. Допустимое суточное колебание температуры — не более 3 °C, влажности — не более 5 %.
Примеси в воздухе также оказывают негативное действие на бумагу. Например, оксид серы, азота и озон впитываются бумагой и реагируют с влагой, образуя кислоты, разрушающие структуру бумаги. Запыленность, дым и грязь затемняют бумагу и стирают краску.
С точки зрения кондиционирования отметим, что если в помещение вносится свеженапечатанная продукция, то система охлаждения должна быть способной охладить ее. При этом в расчетах принимают теплоемкость бумаги, равной 1500 Дж/(кг•°C). Плотность бумаги варьируется в зависимости от качества и составляет от 650 до 950 кг/м³ (в среднем 800 кг/м³). Рекомендуемое время акклиматизации бумаги приведено в таблице 1.
В качестве примера рассчитаем, какую нагрузку на систему кондиционирования создают 400 кубометров бумаги в упаковках по 1 м3, если их нужно охладить с 55 до 20 °C.
Из таблицы 1 следует, что для разности температур 35 °C длительность акклиматизации упаковки 1 м3 составляет t = 115 часов.
| Таблица 1. Длительность акклиматизации бумаги (нагретой в результате печати), ч. (Источник – журнал “Курсив”, 2000 г) | ||||||||
| Объем бумаги, м3 | Разница температуры, С°C | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 7.5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | |
| 0.2 | 4 | 7 | 9 | 15 | 21 | 28 | 41 | 62 |
| 0.4 | 7 | 12 | 17 | 26 | 36 | 41 | 44 | 92 |
| 0.6 | 9 | 15 | 20 | 31 | 42 | 55 | 76 | 106 |
| 1 | 12 | 18 | 23 | 33 | 46 | 63 | 84 | 115 |
| 2 | 13 | 19 | 24 | 35 | 49 | 66 | 90 | 123 |
Тепло, которое необходимо отвести:
Q = c•V•ρ•ΔT = 1500•400•800•35 = 16,8 ГДж.
Тепловая мощность: N = Q/t = 16,8 ГДж/115 ч ≈ 40,6 кВт.
 |
| Рис. 2 |
Итак, расчетный теплоприток составил 40,6 кВт.
Архитектура систем вентиляции и кондиционирования в помещениях, где хранится бумажная продукция, как правило, не отличается от аналогичных систем других объектов. При проектировании необходимо расположить приточные и вытяжные решетки, а также блоки кондиционеров так, чтобы потоки воздуха, особенно холодного, не были направлены на бумагу. Направление движения воздуха в помещении следует проектировать, исходя из размещения стеллажей с продукцией, чтобы воздух двигался поперек стеллажей, обеспечивая их равномерный продув. Таким образом, приточные и вытяжные воздуховоды будут чередоваться от прохода к проходу (см. рис. 1). При указанной схеме следует устанавливать воздухораспределительные устройства с направлением потока вертикально вниз (или с небольшим конусом), чтобы поток доставал до пола. При наличии окон желательно применять специальные пленки для защиты бумаги от попадания прямых солнечных лучей. Это позволит сохранить качество бумаги, а также снизит тепловую нагрузку на систему охлаждения.
Особенности технологических помещений
Вентиляция
С точки зрения вентиляции основной проблемой помещений с печатными станками является удаление образующихся вредных веществ. Системы вентиляции здесь, как правило, самые мощные на объекте. Кратность воздухообмена там может быть более 10.
При этом каких-либо норм по воздухообмену в типографских цехах нет. Здесь следует ориентироваться только на технико-экологические характеристики используемого оборудования: тепловыделение и объемы выделения вредных веществ.
Среди вредных веществ наиболее часто встречаются озон, бутанол, толуол. Их предельно допустимые концентрации указаны в табл. 2.
| Таблица 2. ПДК наиболее часто встречающихся в типографиях веществ | |||
| Наименование вещества | Формула | Величина ПДК, мг/м3 | Класс опасности |
|---|---|---|---|
| Бутанол | C4H10O | 30/10 | 3 |
| Калий бромид | BrK | 3 | 3 |
| Натрия гидрооксид | NaOH | 0.5 | 2 |
| Натрия сульфид | Na2S | 0.2 | 2 |
| Озон | O3 | 0.1 | 1 |
| Тетрахлорэтилен | C2Cl4 | 30/10 | 3 |
| Толуол | C6H5-CH3 | 50 | |
| Углерод оксид | CO | 20 | |
| Уксусная кислота | CH3COOH | 5 | |
| * В числителе указана максимальная разовая ПДК, в знаменателе – среднесменная ПДК. Если указано одно значение, то нормами установлена только максимальная разовая ПДК | |||
С точки зрения организации воздухообмена данные помещения достаточно специфичны, поэтому предложить какие-либо стандартные схемы не представляется возможным. Здесь часто применяются местные отсосы, встроенные непосредственно в типографское оборудование. При наличии рабочих мест, в процессе работы которых выделяются вредные вещества, например на участках промывки и травления, следует использовать вытяжные зонты.
В частности, большое распространение получили зонты серии 4.904–37 «Местные отсосы при ручной электросварке» (рис. 2). Они устанавливаются над рабочим столом, а всасывающая поверхность находится под углом так, чтобы не мешать работе и в то же время обеспечивать равномерный воздушный поток в горизонтальной плоскости непосредственно над столом. В таблице 3 приводятся данные по расчету типоразмера зонта в зависимости от требуемой производительности.
| Таблица 3. Данные для расчета вытяжных зонтов по серии 4.904-37 | |||||
| Тип зонта | Диаметр подводящего воздуховода | Ширина зонта L(мм) | Живое сечение зонта FЖ.С.(М2) | Масса (кг) | Расход воздуха при V=4м/с |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.П6 | 200 | 600 | 0.086 | 24.2 | 1240 |
| 1.П7,5 | 315 | 750 | 0.11 | 30.0 | 1580 |
| 1.П9 | 315 | 900 | 0.13 | 33.9 | 1870 |
Кроме того, помещения, где производится печать, часто имеют повышенную взрыво и пожароопасность. С точки зрения вентиляции это означает, что нужна изоляция воздуховодов, установка клапанов и проведение других противопожарных мероприятий.
Подача большого количества воздуха на малых площадях также является непростой задачей. Во избежание негативного влияния на процессы печати расчетная скорость воздуха не должна превышать 0,5 м/с. Кроме того, скорость воздуха также является одним из критериев для создания оптимального микроклимата для постоянных рабочих мест. Рекомендуемая подвижность составляет 0,2 м/с.
Низкая скорость при высоком его расходе достигается использованием специальных воздухораспределителей, выдающих не прямую дальнобойную струю, а турбулизированный поток. Это позволяет подавать большие объемы воздуха на минимальном расстоянии от рабочей зоны. Приведем два варианта реализации такого решения.
Во-первых, это использование устройств типа 1 ВПТ/1 ВПТР (см. рис. 3). Форма ячеек и их взаимное расположение позволяют создавать закрученную струю воздуха различных типов благодаря возможности индивидуального поворота каждой ячейки. При этом получаются конические, 1-, 2-, 3-, 4 сторонние веерные, настилающиеся и закрученные струи воздуха.
Во-вторых, с поставленной задачей хорошо справляются воздухораспределители в виде перфорированных воздуховодов диаметром от 200 до 500 мм.
Вариант этого решения — применение текстильных воздуховодов, изготовленных не из оцинкованной стали, а из ткани — проницаемой или непроницаемой. В первом случае воздух выходит равномерно по всей поверхности воздуховода, во втором — через ряд специально проделанных отверстий. Рекомендуемая скорость на входе в проницаемый текстильный воздуховод составляет 5–7 м/с, в непроницаемый — 7–12 м/с, скорость выходящего воздуха равна соответственно 0,02–0,5 и 4–10 м/с.
Кондиционирование
 |
| Рис. 3. Турбулизирующие воздухораспределители 1 ВПТ, 1 ВПТР компании “Арктос” |
Говоря о кондиционировании, еще раз отметим высокое тепловыделение от агрегатов, что предполагает достаточно мощную систему охлаждения.
Большое значение имеет и точность поддержания температуры. Так, печать при растущей температуре, например с 19 °C утром до 23 °C днем, нанесет гораздо более существенный вред, чем работа при постоянной, пусть и более высокой температуре. При изменении температуры меняются вязкость краски, характеристики ее взаимодействия с бумагой, показатели растискивания. Изменяется и размер бумаги, и состав увлажняющего раствора, что станет очевидным после печати второго слоя.
Более того, новое термальное оборудование CtP (Comuter-to-Plate) требует заведомо более точного поддержания температуры, для чего следует применять прецизионные кондиционеры.
При проектировании системы кондиционирования следует иметь в виду, что для непосредственного охлаждения в некоторых станках предусмотрены присоединительные отверстия для подводки ответных трубопроводов с теплоносителем. И еще — учитывая высокую кратность воздухообмена, имеет смысл встраивать модули охлаждения непосредственно в воздуховод. Во-первых, в технологические помещения не рекомендуется подавать теплый воздух с улицы, так как это ведет к понижению точности поддержания температуры. Во-вторых, за счет 10 кратного воздухообмена, например, в помещении площадью 200 м2 (объем 800 м3, расход 8000 м3/ч) можно дополнительно отвести до 15 кВт тепла. Необходимая мощность охладителей при этом составит около 26 кВт.
Требования к микроклимату в помещениях типографии
В целом требования к микроклимату помещений типографии можно сформулировать следующим образом: там, где производятся изготовление и подготовка форм, температура должна быть в пределах 18–22 °C, относительная влажность — 50–60 %; на участках фальцовки, обрезки, склейки — 18–22 °C, 60–70 %; в цехах пробной печати — 20–22 °C, 70–80 %; офсетной печати: 20–24 °C, 50–60 %.
Более подробно требования представлены в табл. 4 и 5.
| Таблица 4.Санитарно-гигиенические требования к температуре, чистоте, влажности и скорости движения воздуха, уровням шума и вибрации в рабочей зоне производственных помещений типографий | ||||||||
| Технологические процессы, помещения | Температура воздуха в периоды года, °C | Влажность воздуха в периоды года, % | Скорость движения воздуха, м/с* | Допустимая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны, мг/м3 | Допустимый уровень звука (шума), дБА | Допустимый уровень вибрации | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Холодный и переходный | Теплый | Холодный и переходный | Теплый | |||||
| Брошюровочный-переплетные и отделочные процессы | ||||||||
| Помещение для: фальцовки и приклейки форзацев; комплектовки, скрепления, обработки и вставки блоков в переплетные крышки; изготовление брошюр; раскроя картона и материалов; изготовления и отделки переплетных и пластмассовых крышек; лакирование и припресовки пленки; подготовки и варки клея, изготовления макетов; точки ножей; цеховая ремонтная мастерская; кладовая для хранения материалов | 19-25 20-23 |
Не более чем на 3 °C выше средней температуры наружного воздуха в 13 ч. самого жаркого месяца, но не более 28°C 22-25 |
Не более 75 60-40 |
При 28°C не более 55. При 25°C не более 70. При 24°C и ниже не более 75 60-40 |
В холодный и переходный периоды: 0.2 0.2 В теплый: |
В соответствии с ГОСТ 12.10.003-83 | В соответствии с СН 245-71 и ГОСТ 12.1.012-78 | |
| Фотонаборные | ||||||||
| Помещения: наборно-программирующих машин, фотонаборных машин | 17-22 20-22 |
18-25 20-25 |
Не более 75 65-50 |
Не более 75 65-50 |
0.2-0.3 0.2 |
1.0 при размере частиц не более 3мкм | 80 | В соответствии с ГОСТ 12.1.034-81 |
| Помещение для видеотерминалов | 17-22 20-22 |
18-25 20-25 |
Не более 75 65-50 |
Не более 75 65-50 |
0.2-0.3 0.2 |
То же | 65 | То же |
| Помещения: верстки и монтажа диапозитивов | 17-22 20-22 |
18-25 20-25 |
Не более 75 65-50 |
Не более 75 65-50 |
0.2-0.3 0.2 |
В соответствии с ГОСТ 12.1.005-76# | 65 | – |
| Фотомеханическае | ||||||||
| Помещения: фотозал, темные и светлая лаборатории, ретуши, монтаж | 18-25 18-22 |
18-25 18-22 |
55-45 56-50 |
60-50 55-50 |
0.2-0.3 0.2 |
То же | 65 | – |
| Помещение для цветокорректора | 18-25 18-22 |
18-25 18-22 |
56-45 56-60 |
60-50 55-60 |
0.2-0.3 0.2 |
1.0 при размере частиц не более 3 мкм | 65 | – |
| Изготовление форм | ||||||||
| Помещения: копирования, пробкой печати, нанесения на пластину светочувствительного раствора в центрифугах | 18-25 18-22 |
18-25 18-22 |
56-45 56-60 |
60-50 55-50 |
0.2-0.3 0.2 |
В соответствии с ГОСТ 12.1.005-76 | 85 | В соответствии С ГОСТ 12.1.034-81 |
| Помещения: проявления копий, отделки форм | 17-22 20-22 |
Не более чем на 3°C выше средней температуры наружного воздуха в 13ч. самого жаркого месяца, но не более 28°C 20-25 |
Не более 75 60-30 |
Не более 75 60-30 |
0.2-0.5 0.3 |
То же | 85 | То же |
| Помещения: подготовки стальных пластин к гальванизации, электрохимического зернения алюминиевых пластин, гальванизации стальных пластин, шлифования пластин | 17-22 20-22 |
Не более чем на 3°C выше средней температуры наружного воздуха в 13ч. самого жаркого месяца, но не более 28°C 20-25 |
Не более 75 60-30 |
Не более 75 60-30 |
0.5-1.0 0.3 |
– | 85 | – |
| Печатные | ||||||||
| Помещение рулонной печати | 17-22 20-22 |
Не более чем на 3°C выше средней температуры наружного воздуха в 13ч. самого жаркого месяца, но не более 28°C 20-25 |
Не более 75 60-30 |
Не более 75 60-30 |
0.2-0.5 0.3 |
В соответствии с ГОСТ 12.1.005-76 | 85 | В соответствии с ГОСТ 12.1.034-81 |
| Помещения: листовой печати, акклиматизации и подготовке бумаги | 18-25 18-22 |
18-25 18-22 |
56-45 56-60 |
60-50 55-50 |
0.2-05 0.3 |
То же | 85 | То же |
| Помещения: контроля продукции, колористической. ремонта и хранения валиков | 17-22 20-22 |
Не более чем на 3°C выше средней температуры наружного воздуха в 13ч. самого жаркого месяца, но не более 28°C 20-25 |
Не более 75 60-30 |
Не более 75 60-30 |
0.2-0.5 0.3 |
– | 85 | – |
| * В числителе указано допустимое значение параметра, в знаменателе – его оптимальное значение. | ||||||||
| Таблица 5. Санитарно-гигиенические требования к воздуху в складских помещениях типографий | ||
| Склад | Температура, ° | Относительная влажность, % |
|---|---|---|
| Участок подготовки бумаги к производству | Оптимальная 20-23; допустимая 19-25 | Не более 60 |
| Склад готовой продукции и база полуфабрикатов | 16-20 с учетом OCT 29.108-86 | Не более 60 |
| Склад мелованной бумаги | Неотапливаемое помещение | Не менее 70 |
Вопросы энергосбережения
В системах вентиляции и кондиционирования типографий вопросы энергосбережения играют немаловажную роль, так как мощность, необходимая для нагрева приточного воздуха в зимнее время даже для небольшого цеха площадью 200 м2, может достигать 90 кВт (для Москвы).
В связи с этим на первое место выходят технические решения на основе приточно-вытяжных агрегатов с рекуперацией тепла. Данная мера позволяет экономить до 75 % электроэнергии на нагреве приточного воздуха.
Рекуперация окажется полезной и летом: без нее охлаждение приточного воздуха потребует слишком высокой холодопроизводительности системы кондиционирования.
Однако следует отметить, что вытяжной воздух, как правило, содержит вредные вещества. Это предопределяет использование рекуперационных секций, исключающих возможность перетечек, то есть рекуператоров с промежуточным теплоносителем или на основе перекрестноточного теплообменного аппарата.
Применение роторных рекуператоров, несмотря на их высокую эффективность, возможно только при установке соответствующих фильтров.
Еще более экономичным окажется решение с использованием рекуператоров, позволяющих возвращать не только тепло, но и влагу. Ведь иначе увлажнение воздуха в зимнее время может потребовать огромных энергозатрат на пароувлажнители — на тот же участок площадью 200 м3 потребуется до 50 кг/ч воды, то есть 35 кВт электроэнергии.
Еще одним направлением энергосбережения в типографиях является использование адиабатных увлажнителей (форсуночного или ультразвукового типов). Как известно, данные устройства увлажняют воздух, параллельно охлаждая его. Учитывая высокий уровень тепловыделений в производственных помещениях типографий, полезными становятся оба процесса: и увлажнение, и охлаждение.
Статью подготовил Юрий Хомутский,
