Лекция №7

Основные требования, учитываемые при проектировании производственных зданий химических предприятий.

При проектировании следует, как правило, объединять в одном здании различные производства и помещения подсобного и вспомогательного назначения.

Невозможно спроектировать цех, не зная последовательности технологических операций; характера, размещения и габаритов технологического оборудования; расположения мест подачи и выхода сырья, полуфабрикатов и готовой продукции и т. д. Поэтому здания и сооружения проектируют в соответствии с принятой технологической схемой производства или рабочей диаграммой, тщательно изучаемой перед началом разработки архитектурно-строительной части объекта.

Основной задачей размещения схемы процесса в пространстве с учетом характера и размеров здания, габаритов и конфигурации помещений является отыскание оптимального решения, которое полностью удовлетворило бы требованиям рациональной организации технологического процесса и было бы наиболее экономичным и целесообразным с точки зрения строительных приемов возведения зданий.

Объемно-планировочное решение любого промышленного здания зависит прежде всего от характера располагаемого в нем технологического оборудования.

Типы машин и аппаратов, а также особенности проводимых операций обуславливают направление производственных потоков и выбор соответствующего им характера здания.

Схема технологического процесса может размещаться в пространстве по следующим принципам:

• горизонтальному;

• вертикальному;

• совмещенному.

Принципы построения процесса предопределяют этажность проектируемого здания.

Решая вопрос о размещении технологического оборудования, в первую очередь определяют возможность установки eгo на открытых площадках (предусматривая при необходимости местные укрытия — навесы и др.), что значительно увеличивает степень безопасности эксплуатации оборудования в результате снижения вероятности появления в воздухе веществ токсичных и взрывоопасных концентраций, снижает расходы на строительство и т. д.

Для размещения оборудования, которое не может функционировать на открытом воздухе из-за неблагоприятных воздействий атмосферных осадков, ветра и пыли, но эксплуатация которого не требует поддержания определенной плюсовой температуры и наличия постоянного обслуживающего персонала, проектируют неотапливаемые здания из облегченных конструкций.

В остальных случаях проектируют отапливаемые здания. Для размещения производств с горизонтальным технологическим процессом, с тяжелым и крупногабаритным оборудованием обычно проектируют одноэтажные здания. Производства с вертикальным технологическим процессом предпочтительно размещать в многоэтажных зданиях.

Строительство одноэтажных промышленных зданий требует больших территорий, а, кроме того, такие здания, в сравнении с многоэтажными, имеют значительно большую площадь наружных ограждающих конструкций, что приводит к увеличению потерь тепла в холодный период года.

Вместе с тем, в одноэтажных зданиях возможно более свободное размещение технологического оборудования и перемещение его при модернизации технологического процесса. Многоэтажные здания более целесообразны для размещения производств с небольшими нагрузками, вызываемыми массой оборудования, при строительстве в местностях с холодным климатом, в пределах городов.

Большое значение при проектировании имеет выбор конструктивной схемы здания. Практика показала, что для одно- и многоэтажных промышленных зданий более целесообразна каркасная схема, при которой все нагрузки, возникающие в здании, воспринимает его несущий остов (каркас), образуемый вертикальными несущими элементами (колоннами), на которые опираются конструкции покрытия и перекрытия.

При выборе строительного материала для конструкций здания руководствуются требованиями прочности, долговечности, удобства возведения, стойкости к воздействиям атмосферной среды, эксплуатационным воздействиям, огнестойкости. Основной материал несущих конструкций промышленных зданий — железобетон. Железобетонные конструкции менее капиталоемкие, чем металлические. В условиях эксплуатации железобетонные конструкции также имеют преимущества перед металлическими, поскольку железобетон более устойчив к коррозии, хорошо сопротивляется действию огня при пожаре. Несущий металлический каркас целесообразен при строительстве одноэтажных зданий большой высоты, когда монтаж сборных железобетонных колонн затруднен, а возведение их из монолитного железобетона требует большого расхода древесины на леса и опалубку, что неэкономично.

Для эффективного ведения любого технологического процесса необходимо обеспечение определенных параметров среды (микроклимата) в производственных помещениях, т. е. освещения и ультрафиолетового облучения, определенной температуры, влажности и скорости движения воздуха, производственного шума. Параметры микроклимата определяются либо требованиями самого технологического процесса, либо условиями максимальной производительности труда работающих. Санитарные нормы проектирования и другие нормативные документы регламентируют оптимальные и допустимые параметры воздушной среды в рабочей зоне помещений, обеспечение которых предусматривается при проектировании производств и достигается регулированием процессов теплопередачи через наружные ограждающие конструкции, регулированием процессов воздухообмена, качественных и количественных характеристик освещения, акустического режима и др.

При проектировании промышленных зданий следует учитывать, что по условиям эксплуатации они находятся в специфических и менее благоприятных условиях, чем гражданские здания. В еще более трудных условиях находятся здания предприятий с особым производственным режимом: повышенной влажностью, значительными выделениями тепла, агрессивной средой и т. д.

Повышенная влажность для некоторых производств (гальванические, травильные, электролизные, красильные и другие цехи) является необходимым условием протекания технологического процесса или его результатом, отрицательно сказывается, на условиях труда работающих и долговечности строительных конструкций.

Отделения с «мокрыми процессами» следует проектировать в средних частях здания, вдали от наружных стен и выделять перегородками во избежание образования конденсата на внешних стенах, их разрушения и промерзания. Ограждающие элементы в этих цехах должны иметь повышенное сопротивление теплопередачи, выполняться с применением водостойких материалов или с покрытием водоотталкивающими составами.

Некоторые производства характеризуются значительными выделениями тепла (цехи обжига, плавильные и др.). Для создания нормальных санитарно-гигиенических условий в таких цехах стены и покрытия проектируют с большим числом приточных и вытяжных проемов, участки с «горячими процессами» располагают около наружных стен для улучшения вентиляции. В местах с интенсивным выделением лучистого тепла устраивают специальные экраны, защищающие работающих и строительные конструкции от перегрева.

В большей части производств химической промышленности производственная среда агрессивная, из-за чего строительные конструкции подчас разрушаются в 5—6 раз быстрее, а расходы на ремонт за несколько лет эксплуатации могут достигать первоначальной стоимости здания. Так как агрессивное воздействие среды сказывается и на здоровье работающих, при проектировании таких производств предусматривают комплекс мероприятий для снижения ее агрессивного воздействия на работающих, технологическое оборудование и строительные конструкции.

К предприятиям с особым производственным режимом относятся некоторые производства, в зданиях которых следует исключить возможность колебаний температуры и влажности воздyxа, проникновение даже мельчайшей пыли, паров кислот и щелочей (производства радиоэлектроники, ряда отраслей фармацевтической, пищевой и др. промышленности). Заданные параметры воздушной среды поддерживают системой кондиционеров, входы в производственные помещения устраивают через тамбур-шлюзы с обдувочными устройствами и др. В некоторых случаях, в связи с требованиями технологии, производственные здания, помещения или их отдельные зоны (участки) проектируют без естественного освещения или с недостаточным по биологическому действию естественным освещением (при КЭО менее 0,1%). В таких помещениях предусматривают повышенные нормы искусственного освещения, устройство эритемного облучения работающих с помощью установок искусственного ультрафиолетового облучения, выделяют специальные места в здании с естественным освещением для периодического отдыха работающих и др.