Вентиляция и кондиционирование бжд. Промышленная вентиляция и кондиционирование

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции. Система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией. Разность давлений обусловлена разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха (гравитационное давление, или тепловой напор?Рт) и ветровым напором?Рв, действующим на здание. Расчетный тепловой напор (Па)

Рт = gh(н - в),

где g-ускорение свободного падения, м/с2; h-вертикальное расстояние между центрами приточного и вытяжного отверстий, м; рни р^ -плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м.

При действии ветра на поверхностях здания с подветренной стороны образуется избыточное давление, на заветренной стороне - разряжение. Распределение давлений по поверхности зданий и их величина зависят от направления и силы ветра, а также от взаиморасположения зданий. Ветровой напор (Па)

где kn„ - коэффициент аэродинамического сопротивления здания; значение kn не зависит от ветрового потока, определяется эмпирическим путем и для геометрически подобных зданий остается постоянным; WВ -скорость ветрового потока, м/с.

Неорганизованная естественная вентиляция -инфильтрация, или естественное проветривание - осуществляется сменой воздуха в помещениях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давления снаружи и внутри помещения. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов-силы и направления ветра, температуры воздуха внутри и снаружи здания, вида ограждений и качества строительных работ. Инфильтрация может быть значительной для жилых зданий и достигать 0,5...0,75 объема помещения в час, а для промышленных предприятий до 1...1.5. ч-1.

Для постоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддержания чистоты воздуха в помещении, необходима организованная вентиляция. Организованная естественная вентиляция может быть вытяжной без организованного притока воздуха (канальная) и приточно-вытяжной с организованным притоком воздуха (канальная и бесканальная аэрация). Канальная естественная вытяжная вентиляция без организованного притока воздуха (рис.1.6) широко применяется в жилых и административных зданиях. Расчетное гравитационное давление таких систем вентиляции определяют при температуре наружного воздуха +5 ?С, считая, что все давление падает в тракте вытяжного канала, при этом сопротивление входу воздуха в здание не учитывается. При расчете сети воздуховодов прежде всего производят ориентировочный подбор их сечений исходя из допустимых скоростей движения воздуха в каналах верхнего этажа 0,5...0,8 м/с, в каналах нижнего этажа и сборных каналах верхнего этажа 1,0 м/с и в вытяжной шахте 1...1.5. м/с.

Для увеличения располагаемого давления в системах естественной вентиляции на устье вытяжных шахт устанавливают насадки -дефлекторы (рис.1.7). Усиление тяги происходит благодаря разрежению, возникающему при обтекании дефлектора ЦАГИ. Разрежение, создаваемое дефлектором, и количество удаляемого воздуха зависят от скорости ветра и могут быть определены с помощью номограмм.

Рис.1.8. Схема аэрации промышленного здания

Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей. Воздухообмен в помещении регулируют различной степенью открывания фрамуг (в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра). Как способ вентиляции аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями (прокатных цехах, литейных, кузнечных). Поступление наружного воздуха в цех в холодный период года организуют так, чтобы холодный воздух не попадал в рабочую зону. Для этого наружный воздух подают в помещение через проемы, расположенные не ниже 4,5 м от пола (рис.1.8), в теплый период года приток наружного воздуха ориентируют через нижний ярус оконных проемов (А = 1,5...2 м).

При расчете аэрации определяют требуемую площадь проходного сечения проемов и аэрационных фонарей для подачи и удаления необходимого количества воздуха. Исходными данными являются конструктивные размеры помещений, проемов и фонарей, величины теплопродукции в помещении, параметры наружного воздуха. Согласно СНиП 2.04.05-91 расчет рекомендуется выполнять на действие гравитационного давления. Ветровой напор надлежит учитывать только при решении вопросов защиты вентиляционных проемов от задувания. При расчете аэрации составляют материальный (по воздуху) и тепловой баланс помещения:

где Gnpi и Gвытi-масса поступающего и удаляемого воздуха, обладающего теплоемкостью Ср и температурой t.

Основным достоинством аэрации является возможность осуществлять большие воздухообмены без затрат механической энергии. К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повышения температуры наружного воздуха и, кроме того, поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побудителей, называется механической вентиляцией.

Рис.1.9.

а - LB>Lnp. Р1

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; подвергать вводимый в помещение воздух предварительной очистке, осушке или увлажнению, подогреву или охлаждению; организовывать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; улавливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу. К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и эксплуатации ее и необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

Системы механической вентиляции подразделяются на общеобменные, местные, смешанные, аварийные и системы кондиционирования.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений. Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению. Обычно объем воздуха Lпр, подаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объему воздуха LB, удаляемого из помещения. Однако в ряде случаев возникает необходимость нарушить это равенство (рис.1.9). Так, в особо чистых цехах электровакуумного производства, для которых большое значение имеет отсутствие пыли, объем притока воздуха делается больше объема вытяжки, за счет чего создается некоторый избыток давления в производственном помещении, что исключает попадание пыли из соседних помещений. В общем случае разница между объемами приточного и вытяжного воздуха не должна превышать 10...15%.

Существенное влияние на параметры воздушной среды в рабочей зоне оказывают правильная организация и устройство приточных и вытяжных систем.

Воздухообмен, создаваемый в помещении вентиляционными устройствами, сопровождается циркуляцией воздушных масс в несколько раз больших объема подаваемого или удаляемого воздуха. Возникающая циркуляция является основной причиной распространения и перемешивания вредных выделений и создания в помещении разных по концентрации и температуре воздушных зон. Так, приточная струя, входя в помещение, вовлекает в движение окружающие массы воздуха, в результате чего масса струи в направлении движения будет возрастать, а скорость падать. При истечении из круглого отверстия (рис.1.10) на расстоянии 15 диаметров от устья скорость струи составит 20% от первоначальной скорости Vo, а объем перемещающегося воздуха увеличится в 4,6 раза.

Скорость затухания движения воздуха зависит от диаметра выпускного отверстия do: чем больше do, тем медленнее затухание. Если нужно быстрее погасить скорость приточных струй, подаваемый воздух должен быть разбит на большое число мелких струй.

Существенное влияние на траекторию струи оказывает температура приточного воздуха: если температура приточной струи выше температуры воздуха помещения, то ось загибается вверх, если ниже, то вниз при изотермическом течении она совпадает с осью приточного отверстия.

К всасывающему отверстию (вытяжная вентиляция) воздух натекает со всех сторон, вследствие чего и падение скорости происходит весьма интенсивно (рис.1.11). Так, скорость всасывания на расстоянии одного диаметра от отверстия круглой трубы равна 5% Vo.

Циркуляция воздуха в помещении и соответственно концентрация примесей и распределение параметров микроклимата зависит не только от наличия приточных и вытяжных струй, но и от их взаимного расположения. Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху-вверх (рис.1.12, а); сверху -вверх (рис.1.12, б); снизу -вверх (рис.1.12, в); снизу - вниз (рис.1.12, г). Кроме этих схем применяют комбинированные. Наиболее равномерное распределение воздуха достигается в том случае, когда приток равномерен по ширине помещения, а вытяжка сосредоточена.

При организации воздухообмена в помещениях необходимо учитывать и физические свойства вредных паров и газов и в первую очередь их плотность. Если плотность газов ниже плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха происходит в верхней зоне, а подача свежего-непосредственно в рабочую зону. При выделении газов с плотностью большей плотности воздуха из нижней части помещения удаляется 60. .70% и из верхней части 30...40% загрязненного воздуха. В помещениях со значительными выделениями влаги вытяжка влажного воздуха осуществляется в верхней зоне, а подача свежего в количестве 60% -в рабочую зону и 40% -в верхнюю зону.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции (рис.1.13): приточная, втяжная, приточно-вытяжная и системы с рециркуляцией. По приточной системе воздух подается в помещение - после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или в другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.

Установки приточной вентиляции (рис.1.13, а) обычно состоят из следующих элементов: воздухозаборного устройства 1 для забора чистого воздуха; воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение, фильтров 3 для очистки воздуха от пыли, калориферов 4, в которых подогревается холодный наружный воздух; побудителя движения 5, увлажнителя-осушителя 6, приточных отверстий или насадков 7, через которые воздух распределяется по помещению. Воздух из помещения удаляется через неплотности ограждающих конструкций.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из помещения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное помещение. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, если вредные выделения данного помещения не должны распространяться на соседние, например, для вредных цехов, химических и биологических лабораторий.

Установки вытяжной вентиляции (рис.1.13,6) состоят из вытяжных отверстий или насадков 8, через которые воздух удаляется из помещения; побудителя движения 5; воздуховодов 2, устройств для очистки воздуха от пыли или газов 9, устанавливаемых для защиты атмосферы, и устройства для выброса воздуха 10, которое располагается на 1...1.5. м выше конька крыши. Чистый воздух поступает в производственное помещение через неплотности в ограждающих конструкциях, что является недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.

Приточно-вытяжная вентиляция - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной; системы работают одновременно.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией (рис.1.13, в). В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения П вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапанами 11 и 12. Свежая порция воздуха в таких системах обычно составляет 20...10% общего количества подаваемого воздуха. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности и концентрация их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 30% ПДК. Применение рециркуляции не допускается и в том случае, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выраженные неприятные запахи.

Отдельные установки общеобменной механической вентиляции могут не включать всех указанных выше элементов. Например, приточные системы не всегда оборудуются фильтрами и устройствами для изменения влажности воздуха, а иногда приточные и вытяжные установки могут не иметь сети воздуховодов.

Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции производят исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты, влаги и вредных веществ. Для качественной оценки эффективности воздухообмена применяют понятие кратности воздухообмена kв - отношение объема воздуха, поступающего в помещение в единицу времени L (м3/ч), к объему вентилируемого помещения Vn (м3). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть значительно больше единицы.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. Отсутствие вредных выделений -это такое их количество в технологическом оборудовании, при одновременном выделении которых в воздухе помещения концентрация вредных веществ не превысит предельно допустимую. В производственных помещениях с объемом воздуха на каждого работающего Vni<20 м3 расход воздуха на одного работающего Li должен быть не менее 30 м /ч. В помещении с Vпi ==20...40 м3 L пi - 20 м3/4. В помещениях с Vni>40 м3 и при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывают. В случае отсутствия естественной вентиляции (герметичные кабины) расход воздуха на одного работающего должен составлять не менее 60 м3/ч.

Необходимый воздухообмен для всего производственного помещения в целом

где n -число работающих в данном помещении.

При определении потребного воздухообмена для борьбы с теплоизбытками составляют баланс явной теплоты помещения:

Qизб + Gпрcрtпр + Gвcрtух = 0,

где? Qизб-избытки явной теплоты всего помещения, кВт; GпрСрtпр и GBCptyx -теплосодержание приточного и удаляемого воздуха, кВт; Ср - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг °С); tnp и tух-температура приточного и уходящего воздуха, °С.

В летнее время вся теплота, которая поступает в помещение, является суммой теплоизбытков. В холодный период года часть тепловыделений в помещении расходуется на компенсацию теплопотерь

где б т -тепловыделения в помещении, кВт; Z б пот-потери теплоты через наружные ограждения, кВт.

Температура наружного воздуха в теплый период года принимается равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч. Расчетны температуры для теплого и холодного периодов года приведены в СНиП 2.04.05-91. Температура удаляемого из помещения воздуха

где tрз -температура воздуха в рабочей зоне, °С; а - градиент температуры по высоте помещения, °С/м; для помещений с qя<23 Вт/м3 можно применять а = 0,5 °С/м. Для «горячих» цехов с qя>23 Вт/м3 - а = 0,7...1,5 °С/м; Н - расстояние от пола до центра вытяжных отверстий, м.

Исходя из баланса явной теплоты помещения, определяют необходимый воздухообмен (°С/ч) для ассимиляции теплоизбытков

где?пр - плотность приточного воздуха, кг/м3.

При определении необходимого воздухообмена для борьбы с вредными парами и газами составляют уравнение материального баланса вредных выделений в помещении за время d? (с):

где GBPd?-масса вредных выделений в помещении, обусловленных работой технологического оборудования, мг; LnpCnp d? - масса вредных выделений, поступающих в помещение вместе с приточным воздухом, мг; LBCBd?-масса вредных выделений, удаляемых из помещения вместе с уходящим воздухом, мг; Vпdc d? с-масса вредных паров или газов, накопившихся в помещении за время d?; Спр и Св - концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе, мг/м3.

При равенстве масс приточного и удаляемого воздуха и, принимая, что благодаря вентиляции вредные вещества не накапливаются в производственном помещении, т.е. dc/ d? = 0 и Св = Спдк, получим L=GBP/(Cпдк-Спр). Концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе равна концентрации их в воздухе помещения и не должна превышать ПДК. Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть по возможности минимальной и не превышать 30% ПДК. Необходимый воздухообмен для удаления избыточной влаги определяют исходя из материального баланса по влаге

где GB^ - масса водяного пара, выделяющегося в помещение, г/с; ?пр -плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м3; dyx -допустимое содержание водяного пара в воздухе помещения при нормативной температуре и относительной влажности воздуха, г/кг; dпp - влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

При одновременном выделении в рабочую зону вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием на организм человека, например теплоты и влаги, необходимый воздухообмен принимают по наибольшей массе воздуха, полученной в расчетах для каждого вида производственных выделений.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (триоксид и диоксид серы; оксид азота совместно с оксидом углерода и др., см. СН 245-71) расчет общеобменной вентиляции надлежит производить путем суммирования объемов воздуха, необходимых для разбавления каждого вещества в отдельности до его условных предельно допустимых концентраций , учитывающих загрязнения воздуха другими веществами. Эти концентрации меньше нормативных Cпдк и определяются из уравнения?ni=1

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Например, улавливание вредных веществ непосредственно у источника возникновения, вентиляция кабин наблюдения и т.д. Наиболее широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиляция. Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов от укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми (рис.1.14). Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование (рис.1.14, а). Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

Один из самых простых видов местных отсосов - вытяжной зонт (рис.1.14, ж). Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зонты устанавливают над ваннами различного назначения, электро - и индукционными печами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок. Зонты делают открытыми со всех сторон и частично открытыми: с одной, двух и трех сторон. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше размеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения веществ, тем он эффективнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта менее 60°.

Отсасывающие панели применяют дня удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными токами, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, газовая сварка, резка металла и т.п. Вытяжные шкафы - наиболее эффективное устройство по сравнению с другими отсосами, так как почти полностью укрывают источник выделения вредных веществ. Незакрытыми в шкафах остаются лишь проемы для обслуживания, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форму проема выбирают в зависимости от характера технологических операций.

Необходимый воздухообмен в устройствах местной вытяжной вентиляции рассчитывают, исходя из условия локализации примесей, выделяющихся из источника образования. Требуемый часовой объем отсасываемого воздуха определяют как произведение площади приемных отверстий отсоса F(м2) на скорость воздуха в них. Скорость воздуха в проеме отсоса v (м/с) зависит от класса опасности вещества и типа воздухоприемника местной вентиляции (v = 0,5...5 м/с).

Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещения, в которых возможно внезапное поступление в воздухе большого количества вредных или взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяют в соответствии с требованиями нормативных документов в технологической части проекта. Если такие документы отсутствуют, то производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляцией обеспечивала в помещении не менее восьми воздухообменов за 1 ч. Система аварийной вентиляции должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции. Выброс воздуха аварийных систем должен осуществляться с учетом возможности максимального рассеивания вредных и взрывоопасных веществ в атмосфере.

Для создания оптимальных метеорологических условий в производственных помещениях применяют наиболее совершенный вид промышленной вентиляции - кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных метеорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании автоматически регулируется температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение в зависимости от времени года, наружных метеорологических условий и характера технологического процесса в помещении. Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т.п.

Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений). Принципиальная схема кондиционера представлена на рис.1.15. Наружный воздух очищается от пыли в фильтре 2 и поступает в камеру I, где он смешивается с воздухом из помещения (при рециркуляции). Пройдя через ступень предварительной температурной обработки 4, воздух поступает в камеру II, где он проходит специальную обрабочку (промывание воздуха водой, обеспечивающую заданные параметры относительной влажности, и очистку воздуха), и в камеру III (температурная обработка). При температурной обработке зимой воздух подогревается частично за счет температуры воды, поступающей в форсунки 5, и частично, проходя через калориферы 4 и 7. Летом воздух охлаждается частично подачей в камеру II охлажденной (артезианской) воды, и главным образом в итоге работы специальных холодильных машин.

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха (особенно в радиоэлектронике). Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

Вентиляция -- организованный воздухообмен, в процессе которого запыленный, загрязненный газами или сильно нагретый воздух удаляется из помещения и взамен него подается свежий, чистый.

Система вентиляции -- это комплекс архитектурных, конструктивных и специальных инженерных решений, который при правильной эксплуатации обеспечивает необходимый воздухообмен в помещении.

Вентиляционная система -- это инженерная конструкция, которая имеет определенное функциональное назначение (приток, вытяжка, местный отсос и т. п.) и является элементом системы вентиляции.

Системы вентиляции создают условия для обеспечения технологического процесса или поддержания в помещении заданных климатических условий для высокопродуктивной работы человека. В первом случае система вентиляции будет называться технологической, а во втором -- комфортной.

Технологическая вентиляция обеспечивает в помещении заданный состав воздуха, его температуру, влажность, подвижность в соответствии с требованиями технологического процесса. Особенно высоки эти требования в цехах таких производств, как радиотехническая, электровакуумная, текстильная, химико-фармацевтическая промышленность, хранилища сельскохозяйственной продукции, архивы, помещения, в которых хранятся исторические ценности.

Комфортная вентиляция должна обеспечить благоприятные санитарно гигиенические условия для работающих в этих помещениях людей.

Требуемые метеорологические условия в помещениях должны быть, обеспечены в рабочей зоне помещения или на рабочих местах. За рабочую зону помещения принимают пространство высотой 2м от уровня пола или площадки, на которой находится рабочее место. Расчетные параметры воздуха -- температуру, относительную влажность и подвижность воздуха--для различных цехов и производственных помещений в зависимости от категории работы человека и условий технологического процесса.

Задачей вентиляции помещений является поддержание в них благоприятного для человека состояния воздушной среды в соответствии с нормируемыми ее характеристиками.

Химический состав воздуха помещений зависит от длительности пребывания в них людей, работы технологического газовыделяющего оборудования. Предельно допустимое содержание (концентрация) различных вредных газов и паров (ПДК) установленное исследованиями, приводится в ГОСТ 12.1 005 76.

В зависимости от выбранного способа, определяющем принцип действия систем и их конструктивное оформление, paзличают вентиляцию: общеобменную, местную и локализующую.

При общеобменной вентиляции происходит разбавление вредностей во всем объеме помещения за счет притока свежего воздуха, который, проходя по помещению, ассимилирует выделяющиеся вредности и затем выбрасывается наружу.

Количество подаваемого вентиляционного воздуха (воздухообмен) рассчитывается на разбавление выделяющихся вредностей до допустимых на рабочих местах концентраций.

Основным показателем для выбора этого способа является расположение мест нахождения людей и возможных источников выделения вредностей по всей или по значительной площади помещений. Недостаток способа -- неодинаковость санитарно-гигиенических условий воздушной среды в разных местах помещений, а также возможность их недопустимого ухудшения вблизи источников выделения вредностей или мест вытяжки воздуха из помещений.

Последнее необходимо учитывать и по возможности устранять соответствующим расположением и назначением необходимого числа устройств для раздачи и вытяжки вентиляционного воздуха.

В жилых и общественных зданиях устраивается общеобменная вентиляция. В помещениях, где выделение теплоты и влаги обусловливает естественный подъем воздуха, вытяжку обычно осуществляют из верхней зоны. вентиляция пожароопасность материал радиационный

Приточный воздух целесообразно подавать так, чтобы он доходил до людей возможно более чистым и свежим, не нарушая комфортных условий.

Классификация вентиляционных систем по назначению

Вентиляционные системы можно по назначению разделить на приточные и вытяжные. Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен загрязнённого. При этом в необходимых случаях приточный воздух может подвергаться обработке, например, очистке, нагреванию и увлажнению.

Система приточной вентиляции состоит из воздухоприёмного устройства, приточной камеры, сети воздуховодов и устройств подачи воздуха в помещение.

Рис.

1. Устройство забора.
2. Устройство очистки.
3. Система воздуховодов.
4. Вентилятор.
5. Устройство подачи на раб. место.

К устройствам местной приточной вентиляции относятся воздушные души, воздушные завесы и воздушное отопление.

Воздушный душ - устройство в системе местной приточной вентиляции, обеспечивающее подачу сосредоточенного потока воздуха. Подаваемый воздух создаёт в зоне непосредственного воздействия этого потока на человека условия воздушной среды, соответствующие гигиеническим требованиям.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраивают для того, чтобы холодный воздух в зимнее время не проникал через открытые двери в общественные здания через открытые двери в общественные здания и через ворота в производственные помещения промышленных сооружений. Воздушная завеса - это плоская струя воздуха, которая подаётся с боков ворот или дверей под некоторым углом навстречу наружному холодному воздуху. Для воздушно-тепловой завесы подаваемый вентилятором воздух дополнительно подогревается.

В системах воздушного отопления воздух нагревается в калориферах до определённой температуры, а затем подаётся в помещение. В калориферах воздух нагревается горячей или перегретой водой, паром или горячими газами.

Вытяжная вентиляция служит для удаления из помещения загрязненного или нагретого отработанного воздуха. К вытяжным вентиляционным системам промышленной вентиляции относят системы аспирации или пневматического транспортирования сыпучих материалов, а также отходов производства - пыли, стружек, опилок и пр. Эти материалы перемещают по трубам и каналам потоком воздуха.

Рис.

1. Устройство для удаления воздуха.
2. Вентилятор.
3. Система воздуховодов.
4. Пыле- и газоулавливающие устройства.
5. Фильтры.
6. Устройство для выброса воздуха.

В системах аспирации применяют специальные вентиляторы, очистные устройства, пылеприёмники и другое оборудование. Системы аспирации широко применяют на деревообрабатывающих предприятиях для удаления стружек и опилок от станков, на элеваторах для погрузки зерна в транспортные средства, на цементных заводах при погрузке цемента, в литейных цехах для транспортирования песка и горелой земли.

В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения.

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха в помещениях является вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

Неорганизованная естественная вентиляция - инфильтрация, или естественное проветривание, осуществляется сменой воздуха в помещениях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давления снаружи и внутри помещения. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов: силы и направления ветра, температуры воздуха внутри и снаружи здания, вида ограждений и качества строительных работ. Инфильтрация может быть значительной для жилых зданий и достигать 0,5-0,75 объема помещения в час, а для промышленных предприятий - до 1-1,5 ч.

Для постоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддержания чистоты воздуха в помещении, необходима организованная вентиляция (аэрация).

Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей. Воздухообмен в помещении регулируют различной степенью открывания фрамуг в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра. Как способ вентиляции аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями (прокатных, литейных, кузнечных цехах).

Основным достоинством аэрации является возможность осуществлять большие воздухообмены без затрат механической энергии. К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повышения температуры наружного воздуха и того, что поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Вентиляция, с помощью которой движение воздуха осуществляется по системам каналов с использованием побудителей, называется механической вентиляцией.

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; возможность подвергать вводимый в помещение воздух предварительной очистке или увлажнению, подогреву или охлаждению; возможность организовать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; возможность улавливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу. К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и ее эксплуатации и необходимость проведения мероприятий но борьбе с шумом.

Системы механической вентиляции подразделяются на общественные, местные, смешанные, аварийные и системы кондиционирования.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений. Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению. Обычно объем воздуха £пр, подаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объему воздуха £в, удаляемого из помещения. Однако в ряде случаев возникает необходимость нарушить это равенство (рис. 4.1). Так, в особо чистых производствах, для которых большое значение имеет отсутствие пыли, объем притока воздуха делается больше объема вытяжки, за счет чего создается некоторый избыток давления р в производственном помещении, что исключает попадание пыли из соседних помещений. В общем случае разница между объемами приточного и вытяжного воздуха не должна превышать 10-15%.

Рис. 4.1.

Циркуляция воздуха в помещении и соответственно концентрация примесей и распределение параметров микроклимата зависят не только от наличия приточных и вытяжных струй, но и от их взаимного расположения. Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху вниз (рис. 4.2, я), сверху вверх (рис. 4.2, б); снизу вверх (рис. 4.2, в); снизу вниз (рис. 4.2, г). Кроме этих схем, применяют комбинированные. Наиболее равномерное распределение воздуха достигается в том случае, когда приток равномерен по ширине помещения, а вытяжка сосредоточена.

При организации воздухообмена в помещениях необходимо учитывать и физические свойства вредных паров и газов, и в первую очередь их плотность. Если плотность газов ниже плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха происходит в верхней зоне, а подача свежего - непосредственно в рабочую зону. При выделении газов с плотностью, большей плотности воздуха, из нижней части помещения удаляется 60-70% и из верхней части - 30-40% загрязненного воздуха. В помещениях со значительными выделениями

Рис. 4.2.

влаги вытяжка влажного воздуха осуществляется в верхней зоне, а подача свежего в количестве 60% - в рабочую зону и 40% - в верхнюю зону.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции (рис. 4.3): приточная, вытяжная, приточно-вытяжная и с системой с рециркуляцией.

По приточной системе воздух подается в помещение после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или в другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.

Установки приточной вентиляции (рис. 4.3, а) обычно составляют из следующих элементов: воздухозаборного устройства / для забора чистого воздуха; воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение, фильтров 3 для очистки воздуха от пыли, калориферов 4, в которых подогревается холодный наружный воздух; побудителя движения 5, увлажнителя-осушителя 6, приточных отверстий или насадков 7, через которые воздух распределяется по помещению.

Рис. 4.3.

а - приточная вентиляция (ПВ); б - вытяжная вентиляция (ВВ); в - приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией

Воздух из помещения удаляется через неплотности ограждающих конструкций.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из помещения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное помещение. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, если вредные выделения данного помещения не должны распространяться на соседние, например, для вредных цехов, химических лабораторий.

Установки вытяжной вентиляции (рис. 4.3, б) состоят из вытяжных отверстий или насадков 8, через которые воздух удаляется из помещения; побудителя движения 5, воздуховодов 2; устройств для очистки воздуха от пыли или газов 9, устанавливаемых для защиты атмосферы, и устройства для выброса воздуха 10, которое располагается на 1 - 1,5 м выше конька крыши. Чистый воздух поступает в производственное помещение через неплотности ограждающих конструкциях, что является недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.

Приточно-вытяжная вентиляция - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной; системы работают одновременно.

В отдельных случаях для сокращения расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией (рис. 4.3, в). В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения II вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапанами 11 н 12. Свежая порция воздуха в таких системах обычно составляет 20-10% общего количества подаваемого воздуха. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности (см. параграф 3.2 табл. 3.4) и концентрация их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 30% предельно допустимой концентрации (Спдк)- Применение рециркуляции не допускается в том случае, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выраженные неприятные запахи.

Расчет необходимого воздухообмена при общеобменной вентиляции производят исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты, влаги и вредных веществ. Для качественной оценки эффективности воздухообмена применяют понятие кратности воздухообмена Ка - отношение количества воздуха, поступающего в помещение в единицу времени Ь (м3/ч), к объему вентилируемого помещения V, (м3). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть значительно больше единицы.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции применяют в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. Отсутствие вредных выделений - это такое их количество в технологическом оборудовании, при одновременном выделении которых в воздухе помещения концентрация вредных веществ не превысит предельно допустимую. В производственных помещениях с объемом воздуха на каждого работающего Ун1 < 20 м3 расход воздуха на одного работающего Ьх должен быть не менее 30 м3/ч. В помещении с Ки1 = 20-40 м3I, > 20 м2/ч. В помещениях с УпХ > 40 м3 и при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывают. В случае отсутствия естественной вентиляции (герметичные кабины) расход воздуха на одного работающего должен составлять не менее 60 м3/ч. Необходимый воздухообмен для всего производственного помещения в целом равен

где п - число работающих в данном помещении.

При определении требуемого воздухообмена для борьбы с теплоизбытками составляют баланс явной теплоты помещения, исходя из которого рассчитывается объем воздуха для теплоизбытков Д<2из6:

где рдр - плотность приточного воздуха, кг/м; £ух, £пр - температура уходящего и приточного воздуха, °С; ср - удельная теплоемкость, кДж/кг-м3;

где бвр - интенсивность образования вредных веществ, мг/ч; СцдК, С"р - концентрации вредных веществ в пределах ПДК и в приточном воздухе.

Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть по возможности минимальной и не превышать 30% ПДК.

Необходимый воздухообмен для удаления избыточной влаги определяют исходя из материального баланса по влаге и при отсутствии в производственном помещении местных отсосов по формуле

где (гвп - количество водяного пара, выделяющегося в помещение, г/ч; р"р - плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м; йух - допустимое содержание водяного пара в воздухе помещения при нормативной температуре и относительной влажности воздуха, г/кг; с!пр - влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

При одновременном выделении в рабочую зону вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием на организм человека, например, теплоты и влаги, необходимый воздухообмен оценивают по наибольшему количеству воздуха, полученному в расчетах для каждого вида произведенных выделений.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (серный и сернистый ангидрид; оксиды азота совместно с оксидом углерода и др., см. СН 245-71) расчет общеобменной вентиляции надлежит производить путем суммирования объемов воздуха, необходимых для разбавления каждого вещества в отдельности до его условных предельно допустимых концентраций (С,), учитывающих загрязнения воздуха другими веществами. Эти концентрации меньше нормативных СПдК и определяются из уравнения У "" < 1.

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Например, улавливание вредных веществ непосредственно у источника возникновения, вентиляции кабин наблюдения и т.д. Наиболее широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиляция. Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов из укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми (рис. 4.4). Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование (рис. 4.4, а). Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зоны, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

Один из самых простых видов местных отсосов - вытяжной зонт (рис. 4.4, ж). Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зонты устанавливают над ваннами различного назначения, электрическими и индукционными печами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок. Зонты делают открытыми со всех сторон и частично открытыми с одной, двух и трех сторон. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше размеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения веществ, тем он эффективнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта не менее 60°.

Отсасывающие панели (рис. 4.4, в) применяют для удаления выделений, увлекаемых конвективными токами, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, газовая сварка, резка металла т.п. Вытяжные шкафы (рис. 4.4, е) - наиболее эффективное устройство по сравнению с другими отсосами, так как почти полностью укрывают источник выделения вредных веществ. Незакрытыми в шкафах остаются лишь проемы для обслуживания, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форму проема выбирают в зависимости от характера технологических операций.

Необходимый воздухообмен в устройствах местной вытяжной вентиляции рассчитывают исходя из условия локализации примесей, выделяющихся из источника образования. Требуемый часовой объем отсасываемого воздуха определяют как произведение площади приемных отверстий отсоса Р(м2) па скорость воздуха в них. Скорость воздуха в проеме отсоса

Рис. 4.4.

а - укрытие-бокс; б - бортовые отсосы (1 - однобортовой, 2 - двухбортовой); в - боковые отсосы (1 - односторонний, 2 - угловой); г - отсос от рабочих столов; д - отсос витражного типа;

е - вытяжные шкафы (1-е верхним отсосом, 2-е нижним отсосом, 3 - с комбинированным отсосом); ж - вытяжные зонты (1 - прямой, 2 - наклонный)

V (м/с) зависит от класса опасности вещества и типа воздухоприемника местной вентиляции (г) = 0,5^-5 м/с).

Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух большого количества вредных или взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяют в соответствии с требованиями нормативных документов в технологической части проекта. Если такие документы отсутствуют, то производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляции включалась автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции. Выброс воздуха аварийных систем должен осуществляться с учетом возможности максимального рассеивания вредных и взрывоопасных веществ в атмосфере.

Наружный воздух очищается от пыли в фильтре 2 и поступает в камеру I, где он смешивается с воздухом из помещения (при рециркуляции). Пройдя через ступень предварительной температурной обработки 4, воздух поступает в камеру II, где проходит специальную обработку (промывку воздуха водой, обеспечивающую заданные параметры относительной влажности, и очистку воздуха), и в камеру III (температурная обработка). При температурной обработке зимой воздух подогревается частично за счет температуры воды, поступающей в форсунки 5, и частично, проходя через калориферы 4 и 7. Летом воздух охлаждается частично подачей в камеру II охлажденной (артезианской) воды и, главным образом, в итоге работы специальных холодильных машин.

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и необходимо во многих высокотехнологических производствах, поэтому оно в последние годы находит все более широкое применение на промышленных предприятиях. Неблагоприятное влияние избытка или недостатка тепла может быть в значительной мере снижено или исключено совершенствованием техпроцессов, применением автоматизации и механизации, а также использованием ряда санитарно-технических и организационных мероприятий: локализация тепловыделений, теплоизоляция поверхностей нагрева, экранирование, воздушное и водовоздушное душирование, воздушные оазисы, воздушные завесы, рациональный режим труда и отдыха.

В любом случае мероприятия должны обеспечивать облученность на рабочих местах не более 350 Вт/м2 и температуру поверхности оборудования не выше 308 К (35 °С) при температуре внутри источника до 373 К (100 °С) и не выше 318 К (45 °С) при температурах внутри источника выше 373 К (100 °С).

Рис. 4.5.

1 - заборный воздуховод; 2 - фильтр; 3 - соединительный воздуховод; 4 - калорифер; 5 - форсунки увлажнителя воздуха; 6 - каплеуловитель; 7 - калорифер второй ступени; 8 - вентилятор; 9 - отводной воздуховод

При нефиксированных рабочих местах и работе на открытом воздухе в холодных климатических условиях организуют специальные помещения для обогревания. При неблагоприятных метеорологических условиях (температуре воздуха -10 °С и ниже) обязательны перерывы на обогрев продолжительностью 10-15 мин каждый час.

При температуре наружного воздуха (-30)-(-45) °С 15-минутные перерывы на отдых организуются каждые 60 мин от начала рабочей смены и после обеда, а затем каждые 45 мин работы. В помещения для обогрева необходимо предусматривать возможность питья горячего чая.

В обычных условиях человек выделяет около 18 литров углекислого газа в час. Избыток, как и недостаток, углекислого газа вредно воздействует на состояние человека. Допустимые значения концентрации углекислого газа в помещении составляют: 0,03-0,07% – для пребывания детей и больных; 0,07-0,1% – для продолжительного пребывания людей.

При проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха предусматривают технические решения, обеспечивающие перечисленные выше нормируемые параметры воздушной среды. Конкретные требования к воздушной среде для объектов различного назначения излагаются в строительных нормах и правилах. Перечень основных стандартов в области вентиляции и кондиционирования воздуха, действующих в Украине, приведен в Приложении 1.

1.2. Классификация систем вентиляции.

Нормативной классификации СКВ не существует, но на практике и в технической литературе сложились определенные терминология и классификация, которой мы будем придерживаться.

В зависимости от способа, вызывающего движение воздуха, системы вентиляции подразделяются на естественные (гравитационные) и исксственные (с механическим побуждением).

По назначению – на приточные, вытяжные и смешанные.

По зоне обслуживания – на общеобменные и местные.

По конструктивному исполнению – на канальные и бесканальные.

Воздухообмен при естественной вентиляции (аэрация) происходит за счет разности плотностей внутреннего и наружного воздуха или разности температур атмосферного воздуха и воздуха в помещении.

В помещениях с большими тепловыделениями воздух всегда теплее наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в помещение, вытесняет из него менее плотный воздух, Вледствие этого в помещении возникает циркуляция воздуха, аналогичная той, которую искусствено создают вентилятором.

В системах с естественной вентиляцией , в которых перемещение воздуха создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через дефлектор должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков не должна превышать 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах – 1 м/с.

Аэрацию применяют в цехах, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30 % от предельно допустимой в рабочей зоне. Если требуется предварительная обработка приточного воздуха, аэрацию не используют.

Иногда для организации потока воздуха в помещении используется явление ветрового давления , которое заключается в том, что на стороне здания, обращенной к ветру, образуется повышенное давление, а на противоположной – разрежение.

Системы с естественной вентиляцией просты, не требуют сложного дорогостоящего оборудования и эксплуатационных затрат. Однако зависимость эффективности этих систем от внешних факторов (температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции. Поэтому применяют системы с механическим побуждением.

В системах с механическим побуждением используется оборудование (вентиляторы), позволяющие перемещать воздух на нужные расстояния. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки: очистке, нагреванию, охлаждению, увлажнению, осушке. Вентиляцию с механическим побуждением можно разделить на местную и общеобменную.

Местной вентиляцией называется такая, которая обеспечивает подачу воздуха на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

Местная вентиляция обеспечивает воздухообмен только в рабочей зоне, а общеобменная – во всем помещении.

К местной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижать в их зоне температуру воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся тепловому облучению.

К местной приточной вентиляции относятся воздушные оазисы – участки помещений, отгороженные от остального помещения перегородками высотой 2-2,5 м, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой. Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, входов, печей и пр.), которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потоков воздуха. Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при наличии вредных выделений (газов, влаги, тепла и пр.) обычно применяют смешанную систему вентиляции: общую – для устранения вредных выделений во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и приток) – для обслуживания рабочих мест.

Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места вредных выделений в помещении локализованы и нельзя допускать их распространения по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и тепла. Для удаления вредных выделений применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зонты, ботовые отсосы и пр.).

Вредные выделения необходимо удалять от места образования в направлении их естественного движения: горячие газы и пары следует удалять вверх, а холодные тяжелые газы и пыль – вниз. При устройстве местной вытяжной вентиляции для улавливания пылевыделений удаляемый из помещения воздух перед выбросом в атмосферу должен быть очищен с помощью фильтров. Если местной вентиляцией не удается обеспечить санитарно-гигиенические или технологические требования, применяют общеобменные системы вентиляции .

Общеобменные вытяжные системы равномерно удаляют воздух из всего помещения, а общеобменные приточные – подают воздух и распределяют по всему объему вентилируемого помещения. При одновременной работе приточной и вытяжной вентиляции они должны быть сбалансированы по расходу воздуха.

Если воздух, подаваемый в помещение, образуется путем смешивания наружного воздуха и воздуха, забираемого из помещения, то такая система называется приточно-рециркуляционной .

Системы вентиляции, подающие и удаляющие воздух по каналам или воздуховодам, называют канальными , а не имеющие каналов – бесканальными .

Система, предназначенная для удаления пыли, которая образуется при технологических процессах, называется аспирационной .

Аспирационные системы подразделяются на:

индивидуальные, когда каждое рабочее место имеет отдельную вытяжную установку;

центральные , когда одна установка обслуживает группу рабочих мест.

Для перемещения легковесных материалов (древесная стружка, отходы текстильных материалов, хлопок и др.) создают вентиляционные системы, называемые пневмотранспортом.

1.2.1. Естественная вентиляция

Воздухообмен в производственных помещениях осуществляется с помощью естественной вентиляции или механических вентиляционных установок.

Организованный воздухообмен при естественной вентиляции (аэрации) обеспечивается вследствие разности температур (плотности) воздуха, а также в результате действия ветрового напора.

Под действием тепла, выделяемого машинами и механизмами, нагретым углем (при сушке), людьми, а также нагретыми поверхностями повышается температура воздуха в производственных помкщениях и становится выше температуры наружного воздуха.

Нагретый воздух в производственных помещениях поднимается кверху и через отверстия в перекрытиях (крыше) выходит наружу.

Холодный наружный воздух поступает в помещение через открытые проемы в нижней или средних зонах. В результате создается естественный воздухообмен, называемый тепловым напором.

Значение теплового напора определяется по формуле

Н m = h (ρ н – ρ в) g , Н/м 2 , (1)

где h – высота между центрами вытяжных и приточных отверстий, м; ρ н и ρ в – плотность наружного и внутреннего водуха, кг/м 3 ; g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с 2 .

Естественная вентиляция может быть неорганизованной и организованной. При неорганизованной вентиляции неизвестные объемы воздуха поступают и удаляются из помещения, а сам воздухообмен зависит от случайных факторов (направления и силы ветра, температуры внешнего и внутреннего воздуха). Неорганизованная естественная вентиляция включает инфильтрацию – просачивание воздуха через неплотности в окнах, дверях, перекрытиях и проветривание, которое осуществляется при открывании окон и форточек.

Организованная естественная вентиляция называется аэрацией. Для аэрации в стенах здания делают отверстия для поступления внешнего воздуха, а на крыше или в верхней части здания устанавливают специальные устройства (фонари) для удаления отработанного воздуха. Для регулирования поступления и удаления воздуха предусмотрены перекрытия на необходимую величину аэрационных отверстий и фонарей. Это особенно важно в холодное время года.

1.2.2. Искусственная вентиляция.

Искусственная (механическая) вентиляция, в отличие от естественной, дает возможность очищать воздух перед его выбросом в атмосферу, улавливать вредные вещества непосредственно возле мест их образования, обрабатывать притекаемый воздух (очищать, подогревать, увлажнять), более целенаправленно подавать воздух в рабочую зону. Кроме того, механическая вентиляция дает возможность организовать забор воздуха в наиболее чистой зоне территории предприятия и даже за ее пределами.

Обще-обменная искусственная вентиляция .

Обще-обменная вентиляция обеспечивает создание необходимого микроклимата и чистоты воздушной среды во всем объеме рабочего помещения. Она применяется для удаления избыточного тепла при отсутствии токсичных выделений, а также в случаях, если характер технологического процесса и особенности производственного оборудования исключают возможность использования местной вытяжной вентиляции.

Различают четыре основных схемы организации воздухообмена при обще-обменной вентиляции: сверху вниз, сверху вверх, снизу вверх, снизу вниз (рис. 1).

Рис. 1 – Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции

Схемы сверху вниз (рис.1а ) и сверху вверх (рис.16 ) целесообразно применять в случае, если приточный воздух в холодный период года имеет температуру ниже температуры в помещении. Приточный воздух, прежде чем достичь рабочей зоны, нагревается за счет воздуха в помещении. Другие две схемы (рис.1в и 1г ) рекомендуется использовать в тех случаях, когда приточный воздух в холодный период года нагревается, и его температура выше температуры внутреннего воздуха в помещении.

Если в производственных помещениях выделяются газы и пары с плотностью, которая превышает плотность воздуха (например, пары кислот, бензина, керосина), то обще-обменная вентиляция должна обеспечить до 60% воздуха из нижней зоны помещения и 40% – из верхней.

Если плотность газов меньше плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха осуществляется в верхней зоне.

Приточная вентиляция. Схема приточной механической вентиляции, (рис.2.) включает: воздухосборник 1; фильтр для очищения воздуха 2; воздухонагреватель (калорифер) 3; вентилятор 5; сеть воздуховодов 4 и приточные патрубки с насадками 6. Если нет, необходимости подогревать приточный воздух, то его пропускают непосредственно в производственные помещения через обводный канал 7.

Рис. 2 – Схема приточной вентиляции

Воздухозаборные устройства необходимо располагать в местах, где воздух не загрязняется пылью и газами. Они должны находиться не ниже 2 м от уровня земли, а от выбросных каналов вытяжной вентиляции по вертикали – ниже 6 м и по горизонтали – не более 25 м.

Приточный воздух подается в помещения, как правило, рассеянным потоком для чего используются специальные насадки.

Вытяжная и приточно-вытяжная вентиляция. Вытяжная вентиляция (рис.3) состоит из очистительного устройства 1, вентилятора 2, центрального 3 и отсасывающих воздуховодов 4.

Рис. 3 – Схема вытяжной вентиляции

Воздух после очищения необходимо выбрасывать на высоте не менее чем 1 м над гребнем крыши. Запрещается делать выкидные отверстия непосредственно в окнах.

В условиях промышленного производства наиболее распространена приточно-вытяжная система вентиляции с общим притоком воздуха в рабочую зону и местной вытяжкой вредных веществ непосредственно из мест образования.

В производственных помещениях, где выделяется значительное количество вредных газов, паров и пыли вытяжка должна быть на 10% больше чем притока, чтобы вредные вещества не вытеснялись в смежные помещения с меньшей вредностью.

В системе приточно-вытяжной вентиляции возможно использование не только внешнего воздуха, но и воздух самих помещений после его очищения. Такое повторное использование воздуха помещений называется рециркуляцией и осуществляется в холодный период года для экономии тепла, израсходованного на подогревание приточного воздуха. Однако возможность рециркуляции обуславливается целым рядом санитарно-гигиенических и противопожарных требований.

Местная вентиляция.

Местная вентиляция может быть приточной и вытяжной .

Местная приточная вентиляция , при которой осуществляется концентрированное представление приточного воздуха заданных параметров (температуры, влажности, скорости движения), выполняется в виде воздушных душей, воздушных и воздушно-тепловых завес.

Воздушные души используются, для предотвращения перегревания рабочих в горячих цехах, а также для образования так называемых воздушных оазисов (участков производственной зоны, которые резко отличаются своими физико-химическими характеристиками от остальных помещений).

Воздушные и воздухо-тепловые завесы предназначены для предотвращения поступления в помещения значительных масс холодного наружного воздуха и необходимости частого открывания дверей или ворот. Воздушная завеса генерируется струей воздуха, которая подается из узкой длинной щели, Д под некоторым углом навстречу потоку холодного воздуха. Канал со щелью размещают сбоку или сверху ворот (двери).

Местная вытяжная вентиляция осуществляется с помощью местных вытяжных зонтов, всасывающих панелей, вытяжных шкафов, бортовых насосов (рис.4).

Рис. 2.5 - Примеры местной вытяжной вентиляции:

а – вытяжной зонт, б – всасывающая панель, в – вытяжной шкаф с комбинированной вытяжкой, г – бортовой насос с обдувом.

Конструкция местной вытяжной вентиляции должна обеспечивать максимальное улавливание вредных веществ при минимальном количестве удаляемого воздуха. Кроме того, она не должна быть громоздкой и мешать обслуживающему персоналу работать и присматривать за технологическим процессом.

Основными факторами при выборе типа местной вытяжной вентиляции являются характеристики вредных факторов (температура, плотность газов и паров, токсичность), положение рабочего при выполнении работы, особенности технологического процесса и оборудования.

В случаях, если источник производственных помещений можно поместить внутри просторного, ограниченного стенками, местную вытяжную вентиляцию устраивают в виде вытяжных шкафов, кожухов, ветровых насосов. Если по условиям технологии или обслуживания источник происшествий нельзя изолировать, тогда устанавливают вытяжной зонт или всасывательную панель. При этом поток воздуха, который удаляется, не должен проходить через зону дыхания рабочего

Частным случаем местной вытяжной вентиляции являются бортовые насосы, которыми оборудуют ванны (гальванические, травильные) или другие емкости с токсичными жидкостями, поскольку необходимость использовать при их загрузке подъемно-транспортного оборудования делает невозможное использование вытяжных зонтов и всасывательных панелей. При ширине ванны 1 м и более необходимо устанавливать бортовой насос с обдувом (рис. 2.6г), у которого с одной стороны ванны воздух отсасывается, а с другой – нагнетается. При этом подвижный воздух будто бы экранирует поверхность испарения токсичных жидких веществ.

2.3. Основные требования к системам вентиляции.

Естественная и искусственная вентиляции должны отвечать следующим санитарно-гигиеническим требованиям:

– создавать в рабочей зоне помещений нормальные климатические условия труда (температуру, влажность и скорость движения воздуха);

– полностью устранять из помещений вредные газы, пары, пыль и аэрозоли или разжижать их до предельно-допустимых концентраций;

– не допускать поступления в помещения загрязненного воздуха извне или путем притока загрязненного воздуха из смежных помещений;

– не создавать на рабочих местах сквозняков или резкого охлаждения воздуха;

– быть доступными для управления и ремонта во время эксплуатации;

– не создавать во время эксплуатации дополнительных неудобств (например, шума, вибраций, попадание дождя, снега).

Наиболее полно, выше перечисленным требованиям, отвечает система кондиционирования воздуха, которая также широко применяется на предприятиях. С помощью кондиционеров создаются и автоматически поддерживаются в производственном помещении заданные параметры воздушной среды. При решении вопроса о целесообразности применения кондиционирования воздуха следует учитывать и экономические факторы.

Необходимо отметить, что к вентиляционным системам, установленным в пожаро-и взрывоопасных помещениях, выдвигается целый ряд дополнительных требований, которые в этом разделе не рассматриваются.

1.3. Классификация систем кондиционирования воздуха.

Системы кондиционирования могут быть классифицированы следующим образом:

1. По степени обеспечения метеорологических условий в обслуживаемом помещении системы кондиционирования подразделяются на три класса: первого, второго и третьего.

2. По давлению, развиваемому вентиляторами, – низкого (до 1000 Па), среднего (до 3000 Па) и высокого (свыше 3000 Па) давления.

3. По назначению объекта применения – комфортные и технологические.

4. По наличию источников тепла и холода – автономные и неавтономные.

5. По принципу расположения системы кондиционирования относительно обсслуживаемого объекта – центральные и местные.

6. По количеству обслуживаемых помещений – однозональные и многозональные.

7. По типу обслуживаемых объектов – бытовые , полупромышленные и промышленные .

Системы кондиционирования первого класса обеспечивают требуемые для технологического процесса параметры в соответствии с нормативными документами.

Системы второго класса обеспечивают санитарно-гигиенические нормы или требуемые технологические нормы.

Системы третьего класса обеспечивают допустимые нормы, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.

Оптимальные параметры воздуха представляют собой совокупность условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей (область комфортного кондиционирования воздуха), или условий для правильного протекания технологического процесса (область технологического кондиционирования). Оптимальные параметры внутреннего воздуха на промышленных предприятиях устанавливают, исходя из положения, что если количество и качество продукции зависит от соблюдения точного режима технологического процесса, а не от интенсивности труда, то определяющим фактором являются требования технологического процесса, Если же на выпуск продукции в основном влияет интенсивность труда, устанавливаются комфортные условия для работающих в цехе людей.

Допустимые параметры воздуха устанавливаются в случае, когда по технологическим требованиям или техническим и экономическим причинам не обеспечиваются оптимальные нормы (СНиП 2.04.05-91 ).

Автономные СКВ в своем составе имеют весь комплекс оборудования, позволяющий провести необходимую обработку воздуха в соответствии с нормативными требованиями по очистке, нагреванию, охлаждению, осушке, увлажнению, перемещению и распределению воздуха, а также средства автоматического и дистанционного управления и контроля. Для работы автономной СКВ необходимо подать только электрическую энергию. К автономным СКВ относятся моноблочные оконные, шкафные кондиционеры, сплит-системы.

Неавтономные СКВ не имеют встроенных агрегатов, являющихся источниками тепла и холода. К этим СКВ от других источников тепло- и холодоснабжения подаются холодные или горячие хладагенты(вода, фреоны).

Центральные СКВ представляют собой неавтономные кондиционеры, располагаемые вне обслуживаемых помещений, в которых производится подготовка воздуха с последующим его распределением по помещениям с помощью воздуховодов. Современные центральные кондиционеры выпускаются в секционном исполнении из унифицированных типовых моделей.

Местные СКВ выпускаются на базе автономных и неавтономных кондиционеров и устанавливаются в обслуживаемом помещении.

Однозональныые СКВ применяются для обслуживания одного помещения с равномерным распределением тепло- и влаговыделений, например, выставочные залы, кинотеатры и пр.

Многозональные СКВ применяются для обслуживания нескольких помещений или помещения с неравномерным распределением тепло- и влаговыделений.

Бытовые кондиционеры предназначены для установки в жилых домах, офисах и аналогичных объектах. Особенностью бытовых кондиционеров является питание от однофазной сети и потребляемая мощность не более 3 кВт. Это та мощность, которую допускают потреблять стандартные электрические розетки, устанавливаемые в жилых и административных помещениях. Как следствие этого. Холодо- и теплопроизводительность бытовых кондиционеров не превышает 7 кВт.

И кондиционирование воздухаЗадача >> Безопасность жизнедеятельности

Микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция . Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен... применяют наиболее совершенный вид вентиляции кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется его...

Основы организации строительства систем вентиляции и кондиционирования воздуха зданий различного назначения

Реферат >> Строительство

Или к одной шахте. 2.3 Промышленные здания Промышленные здания имеют системы вентиляции со своими специфическими... я ознакомился с основами организации строительства систем вентиляции и кондиционирования воздуха зданий различного назначения. Сохранение...

Вентиляция в многоквартирных домах

Реферат >> Строительство

Отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.М.: Стройиздат, 1986.- 62 с. Справочник проектировщика промышленных ,жилых... проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. /Под ред. И.Г.Староверова. ...

Кондиционирование воздуха в гражданских зданиях

Курсовая работа >> Физика

Технологические. Системы комфортного кондиционирования применяются в жилых, общественных и промышленных зданиях с целью обеспечения... СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» в обслуживаемой зоне общественных и административно-бытовых...

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНИ

КРАСНОДОНСКИЙ ГОРНИЙ ТЕХНИКУМ

Реферат по предмету «БЕЗОПАСНОСТЬ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ»

на тему: «ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ»

Студента группы 1ЕП-06

Урюпова Олега

Проверила: Дрокина Т.М

Краснодон 2010

Вентиляцией называется комплекс взаимосвязанных устройств и процессов для создания требуемого воздухообмена в производственных помещениях. Основное назначение вентиляции - удаление из рабочей зоны загрязненного или перегретого воздуха и подача чистого воздуха, в результате чего в рабочей зоне создаются необходимые благоприятные условия воздушной среды. Одна из главных задач, возникающих при устройстве вентиляции,- определение воздухообмена, т. е. количество вентиляционного воздуха, необходимого для обеспечения оптимального санитарно-гигиенического уровня воздушной среды помещений.

В зависимости от способа перемещения воздуха в производственных помещениях вентиляция делится на естественную и искусственную (механическую).

Применение вентиляции должно быть обосновано расчетами, при которых учитываются температура, влажность воздуха, выделение вредных веществ, избыточное тепловыделение. Если в помещении нет вредных выделений, то вентиляция должна обеспечивать воздухообмен не менее 30 м 3 /ч на каждого работающего (для помещений с объемом до 20 м 3 на одного работающего). При выделении вредных веществ в воздух рабочей зоны необходимый воздухообмен определяют исходя из условий их разбавления до ПДК, а при наличии тепловых избытков - из условий поддержания допустимой температуры в рабочей зоне.

Естественная вентиляция производственных помещений осуществляется за счет разности температур в помещении наружного воздуха (тепловой напор) или действия ветра (ветровой напор). Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной.

При неорганизованной естественной вентиляции воздухообмен осуществляется за счет вытеснения внутреннего теплового воздуха наружным холодным воздухом через окна, форточки, фрамуги и двери. Организованная естественная вентиляция , или аэрация , обеспечивает воздухообмен в заранее рассчитанных объемах и регулируемый в соответствии с метеорологическими условиями. Бесканальная аэрация осуществляется при помощи проемов в стенах и потолке и рекомендуется в помещениях большого объема со значительными избытками теплоты. Для получения расчетного воздухообмена вентиляционные проемы в стенах, а также в кровле здания (аэрационные фонари) оборудуют фрамугами, которые открываются и закрываются с пола помещения. Манипулируя фрамугами, можно регулировать воздухообмен при изменении наружной температуры воздуха или скорости ветра (рис. 4.1). Площадь вентиляционных проемов и фонарей рассчитывают в зависимости от необходимого воздухообмена.

Рис. 4.1. Схема естественной вентиляции здания: а - при безветрии; б - при ветре; 1 - вытяжные и приточные отверстия; 2 - тепловыделяющий агрегат

В производственных помещениях небольшого объема, а также в помещениях, расположенных в многоэтажных производственных зданиях, применяют канальную аэрацию, при которой загрязненный воздух удаляется через вентиляционные каналы в стенах. Для усиления вытяжки на выходе из каналов на крыше здания устанавливают дефлекторы - устройства, создающие тягу при обдувании их ветром. При этом поток ветра, ударяясь о дефлектор и обтекая его, создает вокруг большей части его периметра разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из канала. Наибольшее распространение получили дефлекторы типа ЦАГИ (рис. 4.2), которые представляют собой цилиндрическую обечайку, укрепленную над вытяжной трубой. Для улучшения подсасывания воздуха давлением ветра труба оканчивается плавным расширением - диффузором. Для предотвращения попадания дождя в дефлектор предусмотрен колпак.

Рис. 4.2. Схема дефлектора типа ЦАГИ: 1 - диффузор; 2 - конус; 3 - лапки, удерживающие колпак и обечайку; 4 - обечайка; 5 - колпак

Расчет дефлектора сводится к определению диаметра его патрубка. Ориентиро-вочно диаметр патрубка d дефлектора типа ЦАГИ можно вычислить по формуле:

где L - объем вентиляционного воздуха, м 3 /ч; - скорость воздуха в патрубке, м/с.

Скорость воздуха (м/с) в патрубке при учете только давления, создаваемого действием ветра, находят по формуле

где - скорость ветра, м/с; - сумма коэффициентов местного сопротивле-ния вытяжного воздуховода при его отсутствии e = 0,5 (при входе в патрубок); l - дли-на патрубка или вытяжного воздуховода, м.

С учетом давления, создаваемого ветром, и теплового давления скорость воздуха в патрубке вычисляют по формуле

где - тепловое давление Па; здесь - высота дефлектора, м; - плотность, соответственно, наружного воздуха и воздуха внутри помещения, кг/м 3 .

Скорость движения воздуха в патрубке составляет примерно 0,2...0,4 скорости ветра, т. е. . Если дефлектор установлен без вытяжной трубы непосредственно в перекрытии, то скорость воздуха несколько больше .

Аэрация применяется для вентиляции производственных помещений большого объема. Естественный воздухообмен осуществляется через окна, световые фонари с использованием теплового и ветрового напоров (рис. 4.3). Тепловое давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образуется за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха и регулируется различной степенью открытия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на одном и том же уровне называется внутренним избыточным давлением . Оно может быть как положительным, так и отрицательным.

Рис. 4.3. Схема аэрации здания

При отрицательном значении (превышении наружного давления над вну-тренним) воздух поступает внутрь помещения, а при положительном значении (превышении внутреннего давления над наружным) воздух выходит из помещения. При = 0 движения воздуха через отверстия в наружном ограждении не будет. Ней-тральная зона в помещении (где = 0) может быть только при действии одних те-плоизбытков; при ветре с теплоизбытками она резко смещается вверх и исчезает. Рас-стояния нейтральной зоны от середины вытяжного и приточного отверстий обратно пропорциональны квадратам площадей отверстий. При , где - площади, соответственно, входных и выпускных отверстий, м 2 ; -высоты расположения уровня равных давлений, соответственно, от входного до вы-пускного отверстий, м.

Расход воздуха G , который протекает через отверстие, имеющее площадь F , вычисляют по формуле:

где G - массовый секундный расход воздуха, т/с; m - коэффициент расхода, зависящий от условий истечения; r - плотность воздуха в исходном состоянии, кг/м 3 ; - разность давлений внутри и снаружи помещения в данном отверстии, Па.

Ориентировочное количество воздуха, выходящего из помещения через 1 м 2 площади отверстия, с учетом только теплового давления и при условии равенства площадей отверстий в стенках и фонарях и коэффициенте расхода m = 0,6 можно определить по упрощенной формуле:

где L - количество воздуха, м 3 /ч; Н - расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м; - разность температур: средней (по высоте) в помещении и наружной, ° С.

Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наве-тренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных сторо-нах разрежение. Ветровое давление на поверхности ограждения находят по формуле:

где k - аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения или кровли. Этот коэффициент можно принять в среднем равным для наветренной стороны + 0,6, а для подветренной - -0,3.

Естественная вентиляция дешева и проста в эксплуатации. Основной ее недостаток заключается в том, что приточный воздух вводится в помещение без предварительной очистки и подогрева, а удаляемый воздух не очищается и загрязняет атмосферу. Естественная вентиляция применима там, где нет больших выделений вредных веществ в рабочую зону.

Искусственная (механическая) вентиляция устраняет недостатки естественной вентиляции. При механической вентиляции воздухообмен осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентиляторами (осевыми и центробежными); воздух в зимнее время подогревается, в летнее-охлаждается и кроме того очищается от загрязнений (пыли и вредных паров и газов). Механическая вентиляция бывает приточной, вытяжной, приточно-вытяжной, а по месту действия - общеобменной и местной.

При приточной системе вентиляции (рис. 4.4, а ) производится забор воздуха извне с помощью вентилятора через калорифер, где воздух нагревается и при необходимости увлажняется, а затем подается в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами или заслонками, устанавливаемыми в ответвлениях. Загрязненный воздух выходит через двери, окна, фонари и щели неочищенным.

При вытяжной системе вентиляции (рис. 4.4, б ) загрязненный и перегретый воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Загрязненный воздух перед выбросом в атмосферу очищается. Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций.

Приточно-вытяжная система вентиляции (рис. 4.4, в ) состоит из двух отдельных систем - приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный. Приточные системы вентиляции также возмещают воздух, удаляемый местными отсосами и расходуемый на технологические нужды: огневые процессы, компрессорные установки, пневмотранспорт и др.

Для определения требуемого воздухообмена необходимо иметь следующие исходные данные: количество вредных выделений (тепла, влаги, газов и паров) за 1 ч, предельно допустимое количество (ПДК) вредных веществ в 1 м 3 воздуха, подаваемого в помещение.

Рис. 4.4. Схема приточной, вытяжной и приточно-вытяжной механической вентиляции: а - приточная; 6 - вытяжная; в - приточно-вытяжная; 1 - воздухоприемник для забора чистого воздуха; 2 - воздуховоды; 3 - фильтр для очистки воздуха от пыли; 4 - калориферы; 5 - вентиляторы; 6 - воздухораспределительные устройства (насадки); 7 - вытяжные трубы для выброса удаляемого воздуха в атмосферу; 8 - устройства для очистки удаляемого воздуха; 9 - воздухозаборные отверстия для удаляемого воздуха; 10 - клапаны для регулирования количества свежего вторичного рециркуляционного и выбрасываемого воздуха; 11 - помещение, обслуживаемое приточно-вытяжной вентиляцией; 12 - воздуховод для системы рециркуляции

Для помещений с выделением вредных веществ искомый воздухообмен L, м 3 /ч, определяется из условия баланса поступающих в него вредных веществ и разбавления их до допустимых концентраций. Условия баланса выражаются формулой:

где G - скорость выделения вредного вещества из технологической установки, мг/ч; G пр - скорость поступления вредных веществ с притоком воздуха в рабочую зону, мг/ч; G уд - скорость удаления разбавленных до допустимых концентраций вредных веществ из рабочей зоны, мг/ч.

Заменив в выражении G пр и G уд на произведение и , где и - соответственно концентрации (мг/м 3) вредных веществ в приточном и удаленном воздухе, a и объем приточного и удаляемого воздуха в м 3 за 1 час, получим

Для поддержания нормального давления в рабочей зоне должно выполняться равенство , тогда

Необходимый воздухообмен, исходя из содержания в воздухе водяных паров, определяют по формуле:

где - количество удаляемого или приточного воздуха в помещении, м 3 /ч; G п - масса водяного пара, выделяющегося в помещении, г/ч; - влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг, сухого воздуха; - влагосодержание приточного воздуха, г/кг, сухого воздуха; r - плотность приточного воздуха, кг/м3.

где - соответственно массы (г) водяного пара и сухого воздуха. Необходимо иметь в виду, что значения и принимаются по таблицам физической характеристики воздуха в зависимости от значения нормируемой относительной влажности вытяжного воздуха.

Для определения объема вентиляционного воздуха по избыточному теплу необходимо знать количество тепла, поступающего в помещение от различных источников (приход тепла), , и количество тепла, расходуемого на возмещение потерь через ограждения здания и другие цели, , разность и выражает количество тепла, которое идет на нагревание воздуха в помещении и которое должно учитываться при расчете воздухообмена.

Воздухообмен, необходимый для удаления избыточного тепла, вычисляют по формуле:

где - избыточное количество тепла, Дж/с, -температура удаляемого воздуха, ° К; -температура приточного воздуха, ° К; С - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг×К); r - плотность воздуха при 293° К, кг/м 3 .

Местная вентиляция бывает вытяжная и приточная? Вытяжную вентиляцию устраивают, когда загрязнения можно улавливать непосредственно у мест их возникновения. Для этого применяют вытяжные шкафы, зонты, завесы, бортовые отсосы у ванн, кожухи, отсосы у станков и т.д. К приточной вентиляции относятся воздушные души, завесы, оазисы.

Вытяжные шкафы работают с естественной или механической вытяжкой. Для удаления из шкафа избытков тепла или вредных примесей естественным путем необходимо наличие подъемной силы, которая возникает, когда температура воздуха в шкафу превышает температуру воздуха в помещении. Удаляемый воздух должен иметь достаточный запас энергии для преодоления аэродинамического сопротивления на пути от входа в шкаф до места выброса в атмосферу.

Объемный расход воздуха, удаляемого из вытяжного шкафа при естественной вытяжке (рис. 4.5), (м 3 /ч)

где h - высота открытого проема шкафа, м; Q - количество тепла, выделяемого в шкафу, ккал/ч; F - площадь открытого (рабочего) проема шкафа, м 2 .

Рис. 4.5. Схема вытяжного шкафа с естественной вытяжкой: 1 - уровень нулевых давлений; 2 - эпюра распределения давлений в рабочем отверстии; Т 1 - температура воздуха в помещении; T 2 - температура газов внутри шкафа

Необходимая высота вытяжной трубы (м)

где - сумма всех сопротивлений прямой трубы на пути движения воздуха; d - диаметр прямой трубы, м (предварительно задается).

При механической вытяжке

где v - средняя скорость всасывания в сечениях открытого проема, м/с.

Бортовые отсосы устраивают у производственных ванн для шкафа удаления вредных паров и газов, которые выделяются из растворов ванн. При ширине ванны до 0,7 м устанавливают однобортовые отсосы с одной из продольных ее сторон. При ширине ванны более 0,7 м (до 1 м) применяют двухбортовые отсосы (рис. 4.6).

Объемный расход воздуха, отсасываемого от горячих ванн одно- и двухбортовыми отсосами, находят по формуле:

где L - объемный расход воздуха, м 3 /ч, k 3 - коэффициент запаса, равный 1,5...1,75, для ванн с особо вредными растворами 1,75...2; k Т - коэффициент для учета подсоса воздуха с торцов ванны, зависящий от отношения ширины ванны В к ее длине l ; для однобортового простого отсоса ; для двухбортового - ; С - безразмерная характеристика, равная для однобортового отсоса 0,35, для двухбортового - 0,5; j -угол между границами всасывающего (рис. 4.7); (в расчетах имеет значение 3,14); Т в и Т п - абсолютные температуры, соответственно, в ванне и воздуха в помещении, °К; g=9,81 м/с 2 .

Вытяжные зонты применяют, когда выделяющиеся вредные пары и газы легче окружающего воздуха при незначительной его подвижности в помещении. Зонты могут быть как с естественной, так и с механической вытяжкой.

Рис. 4.6. Двухбортовой отсос от ванны

При естественной вытяжке начальный объемный расход воздуха в тепловой струе, поднимающейся над источником, определяют по формуле:

где Q - количество конвективного тепла, Вт; F - площадь горизонтальной проекции поверхности источника тепловыделений, м 2 ; Н - расстояние от источника тепловыделений до кромки зонта, м.

При механической вытяжке аэродинамическая характеристика зонта включает скорость по оси зонта, которая зависит от угла его раскрытия; с увеличением угла раскрытия увеличивается осевая скорость по сравнению со средней. При угле раскрытия 90° скорость по оси составляет l,65v (v - средняя скорость, м/с), при угле раскрытия 60° скорость по оси и по всему сечению равна v .

В общем случае расход воздуха, удаляемого зонтом,

где v - средняя скорость движения воздуха в приемном отверстии зонта, м/с; при удалении тепла и влаги скорость может быть принята 0,15...0,25 м/с; F - площадь расчетного сечения зонта, м 2 .

Приемное отверстие зонта располагают над тепловым источником; оно должно соответствовать конфигурации зонта, а размеры принимают несколько большими, чем размеры теплового источника в плане. Зонты устанавливают на высоте 1,7...1,9 м над полом.

Для удаления пыли от различных станков применяют пылеприемные устройства в виде защитно-обеспыливающих кожухов, воронок и т.д.

Рис. 4.7. Угол между границами всасывающего факела при различном расположении ванны: а - у стены (); б - рядом с ванной без отсоса (); в - отдельно (); 1 - ванна с отсосом; 2 - ванна без отсоса.

В расчетах принять p = 3,14

Объемный расход воздуха L (м 3 /ч), удаляемого от заточных, шлифовальных и обдирочных станков, рассчитывают в зависимости от диаметра круга d к p (мм), а именно:

при < 250 мм L = 2,

при 250...600 мм L = 1,8 ;

при > 600 мм L = 1,6.

Расход воздух (м 3 /ч), удаляемого воронкой, определяют по формуле:

где V H -начальная скорость вытяжного факела (м/с), равная скорости транспортирова-ния пыли в воздуховоде, принимается для тяжелой наждачной пыли 14...16 м/с и для легкой минеральной 10...12 м/с; l - рабочая длина вытяжного факела, м; k - коэффи-циент, зависящий от формы и соотношения сторон воронки: для круглого отверстия k = 7,7 для прямоугольного с соотношением сторон от 1:1 до 1:3 k = 9,1; V k - необходимая конечная скорость вытяжного факела у круга, принимаемая равной 2 м/с.

ЛИТЕРАТУРА

1. Безопасность жизнедеятельности/Под ред. Русака О.Н.- С.-Пб.: ЛТА, 1996.

2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности - наука о выживании в техносфере. Материалы НМС по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». - М.: МГТУ, 1996.

3. Всероссийский мониторинг социально-трудовой сферы 1995 г. Статистический сборник.- Минтруд РФ, М.: 1996.

4. Гигиена окружающей среды./Под ред. Сидоренко Г.И .- М.: Медицина, 1985.

5. Гигиена труда при воздействии электромагнитных полей./Под ред. Ковшило В.Е. - М.: Медицина, 1983.

6. Золотницкий Н.Д., Пчелиниев В.А.. Охрана труда в строительстве.- М.: Высшая школа, 1978.

7. Кукин П.П., Лапин В.Л., Попов В.М., Марчевский Л.Э., Сердюк Н.И. Основы радиационной безопасности в жизнедеятельности человека.- Курск, КГТУ, 1995.

8. Лапин В.Л., Попов В.М., Рыжков Ф.Н., Томаков В.И. Безопасное взаимодействие человека с техническими системами.- Курск, КГТУ, 1995.

9. Лапин В.Л., Сердюк Н.И. Охрана труда в литейном производстве. М.: Машиностроение, 1989.

10. Лапин В.Л., Сердюк Н.И. Управление охраной труда на предприятии.- М.: МИГЖ МАТИ, 1986.

11. Левочкин Н.Н. Инженерные расчеты по охране труда. Изд-во Красноярского ун-та, -1986.

12. Охрана труда в машиностроении./Под ред. Юдина Б.Я., Белова С.В. М.: Машиностроение, 1983.

13. Охрана труда. Информационно-аналитический бюллетень. Вып. 5.- М.: Минтруд РФ, 1996.

14. Путин В.А., Сидоров А.И., Хашковский А.В. Охрана труда, ч. 1.-Челябинск, ЧТУ, 1983.

15. Рахманов Б.Н., Чистов Е.Д. Безопасность при эксплуатации лазерных установок.- М.: Машиностроение, 1981.

16. Саборно Р.В., Селедцов В.Ф., Печковский В.И. Электробезопасность на производстве. Методические указания.- Киев: Вища Школа, 1978.

17. Справочная книга по охране труда/Под ред. Русака О.Н., Шайдорова А.А. - Кишинев, Изд-во «Картя Молдовеняскэ», 1978.

18. Белов С.В., Козьяков А.Ф., Партолин О.Ф. и др. Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование. Справочник./Под ред. Белова С.В.-М.: Машиностроение, 1989.

19. Титова Г.Н. Токсичность химических веществ.- Л.: ЛТИ, 1983.

20. Толоконцев Н.А. Основы общей промышленной токсикологии.- М.: Медицина, 1978.

21. Юртов Е.В., Лейкин Ю.Л. Химическая токсикология.- М.: МХТИ, 1989.