ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Промышленное проектирование является наиболее важным этапом строительства промышленных объектов. Качество его выполнения, способно повлиять на качество возведенного объекта, ведь именно на данном этапе разрабатываются все основные параметры будущего производства.

Промышленные здания предназначены для размещения промышленных производств и должны обеспечивать необходимые условия для труда людей и эксплуатации технологического оборудования [1, c. 4].

Первые промышленные здания были прямоугольными в плане, с несущими кирпичными или каменными стенами и малопролётными перекрытиями. Развитие строительной техники и материаловедения позволило создавать более рациональные объёмно-планировочные решения цехов с большими пролётами в соответствии с требованиями технологии промышленного производства.

В современных условиях развитие и совершенствование архитектурно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий базируется на научных исследованиях, определяющих основные направления современного промышленного строительства.

Проектирование промышленных предприятий имеет специфические особенности, отличающие эту область деятельности от других видов архитектурного творчества. Эти особенности обусловлены разнообразием и сложностью технологических процессов, насыщенностью инженерным оборудованием и специфическими видами транспорта, необходимостью устройств для различных видов выделяемых производством вредностей [4, c. 438].

Промышленные здания классифицируют по их специфическим признакам (назначение и принадлежность к той или иной отрасли промышленности). Промышленные предприятия можно разделить на группы: 1) горнодобывающей и горно-обогатительной промышленности; 2) металлургической промышленности; 3) нефтехимической и химической промышленности; 4) машиностроения; 5) приборостроения и радиоэлектроники; 6) деревообрабатывающие и целлюлозно-бумажные; 7) строительной индустрии; 8) текстильной и лёгкой промышленности; 9) пищевой промышленности; 10) энергетические.

На стадии проектирования промышленных зданий проводится анализ освещения, вентиляции, шума и вибрации, а также агрессивных физико-химических воздействий, при этом учитываются ГОСТы и СНиПы.

Световой режим в помещениях промышленных зданий — один из существенных факторов, определяющих качество среды, окружающей человека в производственных условиях. Хороший световой режим достигается обеспечением необходимой освещённости рабочего места, равномерным освещением объекта труда (или помещения).

В производственных помещениях промышленных зданий применяют естественное, искусственное и интегральное освещение.

Естественное освещение осуществляется через проёмы в ограждающих конструкциях здания и может быть: боковым (через окна в стенах); верхним (через фонари); комбинированным, т. е. сочетающим одновременно боковое и верхнее.

Искусственное освещение осуществляется при помощи электрических светильников. Различают две системы искусственного освещения производственных зданий: общую и комбинированную. При комбинированном освещении, кроме общего, дающего свет по всей площади помещения, устраивают дополнительное на рабочих местах при помощи местных светильников.

Совмещённая (интегральная) система освещения предусматривает освещение рабочих мест одновременно естественным и искусственным светом.

Различные производственные вредности в виде газов, пыли, пара, избыточных тепловыделений и т. д. можно удалить из помещений цехов усиленным воздухообменом, осуществляемым различными способами:

• инфильтрацией — воздухообмен происходит через неплотности в ограждающих конструкциях и через поры материала ограждения. Обычно инфильтрация создаёт незначительный воздухообмен и учитывается при проектировании помещений с относительно малым выделением вредностей;
• с неорганизованным управляемым воздухообменом — естественным проветриванием помещений посредством форточек, дверей и ворот. При этом регулировать количество поступающего и выходящего воздуха не представляется возможным
• механической вентиляцией, применяемой главным образом в цехах со строго заданным внутренним режимом, в которых фонари используют только для естественного освещения. Этот способ воздухообмена целесообразен, когда источником вредных выделений являются отдельные агрегаты или их группы, снабжаемые местными отсосами, удаляющие эти выделения непосредственно в местах их возникновения;
• аэрацией — организованным управляемым и регулируемым воздухообменом. Для аэрации в оконных проёмах стен и фонарей устраивают приточные и вытяжные отверстия, переплёты которых снабжены механизмами для открывания. Регулируя угол наклона при открывании переплётов, можно осуществлять воздухообмен в заранее заданных объёмах в соответствии с внутренними и внешними условиями [4, c. 443].

Производственные шумы классифицируют по следующим признакам: по природе возникновения, по характеру спектра, по распределению уровней шума во времени и по уровням звукового давления.

Наиболее распространены в производственных зданиях шумы механического происхождения, возникающие при работе машин и механизмов, и аэродинамические, сопровождающие работу реактивных двигателей, турбин и т. д.

Важное мероприятие по борьбе с шумом — его нормирование. Оно осуществляется ограничением шумового воздействия на человека (санитарно-гигиенические нормы) и ограничением шумовых характеристик самих машин (технические нормы).

Защита от шума в производственных помещениях ведётся в двух направлениях: снижение шума за счёт мероприятий, проводимых в самом источнике шума, и снижение шума архитектурно-планировочными и строительно-акустическими методами.

Одним из эффективных способов уменьшения шума в цехах является применение звукоизолирующих устройств. В тех цехах, где мероприятия по шумопоглощению трудноосуществимы или требуют больших материальных затрат, устанавливают звукоизолирующие кабины со смотровыми окнами и акустические экраны.

Вибрации воздействуют на конструкции промышленного здания, вызывая шум и сотрясения. Чтобы устранить вибрации, улучшают конструктивные характеристики оборудования, а также устраивают виброизоляцию.

При проектировании промышленных зданий для защиты материалов от физико-химической агрессии и повышения долговечности конструкций прежде всего необходимо усовершенствовать технологический процесс с целью понижения агрессивности окружающей среды — уменьшение выделения вредных газов, пыли, уменьшение пролива агрессивных жидкостей, снижение влажности, защита конструкций от воздействия лучистого нагрева, повышение эффективности систем вентиляции [3, c. 233].

В промышленных зданиях с агрессивной средой наибольшему преждевременному разрушению подвержены полы, а также примыкающие к нему нижние части стен и колонн. Необходимо учитывать, что при проникновении агрессивной жидкости через пол могут разрушаться находящиеся под полом грунт, фундаменты и коммуникации и появиться неравномерные осадки здания.

При проектировании конструкций промышленных зданий мероприятия по повышению их стойкости и долговечности в производствах с агрессивной средой нужно разрабатывать с учётом конкретных особенностей каждого производства.

АЭС — ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений.

Под главным зданием атомной электростанции подразумевают помещения, в которых расположены основные цехи станции — реакторный и машинный зал. Компоновка на АЭС должна быть подчинена прежде всего основному принципу деления по зонам, причём прямое сообщение между зонами строгого и свободного режимов не допускается [5, c. 309].

Каркас главного здания, воспринимающий вес нагрузки от оборудования и передающий их на фундаменты, обычно выполняют в сборном железобетоне. Глубина залегания и размеры фундамента определяются свойствами грунта и нагрузками от оборудования с учётом монтажных нагрузок.

Вентиляция должна обеспечивать нормальные и безопасные условия работы персонала. Одна из её задач на атомных станциях — поддержание санитарно-гигиенических норм температуры, влажности и запыленности воздуха производственных помещений. Это единственное требование к вентиляции помещений зоны свободного режима, где персонал может находиться неопределённо длительное время.

Специальная вентиляция работает по приточно-вытяжной системе. Поступление приточного воздуха в помещение и удаление загрязнённого в вытяжную систему должно быть предусмотрено таким образом, чтобы надёжно вентилировать всё помещение, а потоки воздуха направлять из наиболее «чистых» зон в более «загрязнённые», исключая перетечки воздуха в обратном направлении. Основные требования к специальной вентиляции — высокая эффективность и надёжность. Недопустимы сколько-нибудь длительные перерывы в работе этой системы при работающем технологическом оборудовании, т. е. эксплуатация АЭС допустима только в условиях работающей вентиляции.

При проектировании АЭС одним из основных принципов безопасности является принцип защиты в глубину, в соответствии с которым для предотвращения или ограничения неблагоприятных последствий отказов оборудования и ошибок персонала АЭС предусматривается несколько уровней защиты [6, c. 16].

Важнейшим требование принципа защиты в глубину является организация физических барьеров безопасности. На пути распространения осколков деления при их потенциально возможном выходе из топливной композиции в окружающую среду в современных реакторах имеется, как правило, три барьера безопасности.

Первый барьер образуют топливная композиция и оболочки ТВЭЛов. В случае попадания продуктов деления в теплоноситель их дальнейшему распространению препятствуют система первого контура, трубопроводы и корпусные конструкции первого контура (второй барьер). При протечках первого контура продукты деления задерживаются либо системой герметичных помещений, либо защитной оболочкой (третий барьер).

Функционирование барьеров безопасности в аварийных режимах должно удовлетворять вполне определённым требованиям, обладать необходимым запасом на возможные неопределённости.

Оптимальные физические условия в здании промышленного предприятия являются очень важной составляющей всего промышленно процесса. Поэтому очень важно осуществлять промышленное проектирование, учитывая все технологические особенности зданий. Это позволяет возводить безопасные, соответствующие всем техническим параметрам здания, которые в случае производственной необходимости можно быстро и легко перестраивать в соответствии новым требованиям производства.

Список литературы:

1. Вавилин В.Ф., Вавилин В.В. ,Кузнецов Н.М., Коротаев С.А.; под общ. ред. Вавилина В.Ф. Архитектурное проектирование промышленных зданий: учебное пособие — Саранск: изд-во Мордов. ун-та, 2005. — 128 с.
2. ГОСТ 31384-2008.
3. Орловский Б.Я., Сербинович П.П. Архитектура гражданских и промышленных зданий — Москва: изд-во Высшая школа, 1967.
4. Маилян Л.Р. [и др.]; под общ. ред. Маиляна Л.Р. Справочник современного архитектора — Ростов н / Д: Феникс, 2010. — 632 с.
5. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва: Высшая школа, 1978. — 360 с.
6. Самойлов О.Б. и др. Безопасность ядерных энергетических установок: учебное пособие для вузов — Москва: Энергоатомиздат, 1989. — 280 с.
7. СНиП II-12-77.
8. СНиП 2.01.07-85.
9. СНиП 2.03.11-85.
10. СНиП 3.04.03-85.
11. СНиП 23-05-95.
12. СНиП 41-01-2003.
13. СНиП 23-03-2003.