Средства обеспечения качества воздушной среды

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.

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

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), в теплый период года приток наружного воздуха ориентируют через нижний ярус оконных проемов (А = 1,5...2 м).

Рисунок 1. Схема аэрации промышленного здания

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 воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических 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; 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.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции: приточная, вытяжная, 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.

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.

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. В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапанами. 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 % предельно допустимой концентрации (С_ПДК). Применение рециркуляции не допускается и в том случае, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выраженные неприятные запахи.

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. Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование. Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

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 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 регулируются 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.

Методы контроля

Контроль над содержанием вредных веществ в воздухе производственных помещений осуществляют в зависимости от того, к какому классу опасности они относятся.

Установлены два вида контроля: непрерывный - для веществ 1-го класса опасности; периодический для веществ 2-го, 3-го и 4-го классов опасности.

Для определения загазованности воздуха используют колориметрический метод, основанный на быстропротекающих химических реакциях с изменением цвета реагирующих веществ.

Например, определение акролеина основано на взаимодействии его с триптофаном. При этом реакция сопровождается окрашиванием в фиолетовый цвет.

Сернистый ангидрид в присутствии фуксина краснеет.

Аммиак и щелочной раствор реактива Несслера дают реакцию желтого цвета.

Для количественного определения в воздухе вредных газов и паров используют газоанализаторы различных типов. Одним из простейших переносных приборов является универсальный газоанализатор УГ. Газоанализатор состоит из общего для всех определяемых веществ воздухозаборного устройства и индикаторных трубок. При просасывании через индикаторную трубку воздуха с исследуемым газом происходит изменение окраски индикатора. Длина окрашенного столбика в индикаторной трубке пропорциональна концентрации вредного вещества в воздухе рабочей зоны. Для определения окислов азота, сернистого ангидрида, сероводорода, хлора, аммиака используют автоматически регистрирующие газоанализаторы, газоанализаторы инфракрасного поглощения, а также фотоэлектроколориметры.

Постоянный контроль над содержанием в воздухе производственных помещений паров и газов вредных веществ может осуществляться при помощи автоматических газоанализаторов ФГЦ, ФК, ФЛС. В случае превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ автоматические газоанализаторы включают сигнализацию. Для аммиачных холодильных установок разработан сигнализатор-индикатор концентрации аммиака в воздухе типа СКА, отключающий электроснабжение установки с одновременным включением аварийной вентиляции.

Содержание в воздухе взрывоопасных газов (метана, пропана, водорода, ацетилена и др.), а также углекислого газа определяют переносным оптическим газоопределителем ШИ (шахтный интерферометр). Для сигнализации содержания паров этилового и метилового спиртов в воздухе используют прибор СВК.

Для анализа воздушной среды применяют также методы, основанные на газовой хроматографии, поляграфической, ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии.

Для непрерывного контроля довзрывоопасных концентраций многокомпонентных воздушных смесей горючих газов и паров (метана, пропана, бутана и др.) предназначен стационарный сигнализатор «Сигнал-03».

Основным методом оценки запыленности воздуха в производственных помещениях является весовой метод в сочетании с определением дисперсности пыли (размеров частиц).

Этот метод основан на принципе получения привеса фильтра при прохождении через него определенного объема исследуемого воздуха. Фильтры выполняют из гигроскопичной ваты, тонкого стеклянного или минерального волокна. Простейшим прибором для отбора проб воздуха, загрязненного пылью, является аспиратор модели М-822. Он состоит из воздуходувки, создающей разрежение, реометров, предназначенных для измерения количества проходящего воздуха, и регулирующих устройств.

Кроме весового применяют фотоэлектрический метод, основанный на изменении светового потока, проходящего через слой исследуемого воздуха. Световой поток, падая на пластинку фотоэлемента, возбуждает электрический ток в цепи, который регистрируется гальванометром.

Состояние микроклимата контролируют различными приборами. Для измерения относительной влажности воздуха в рабочей зоне применяют психрометры двух типов: стационарный психрометр Августа и аспирационный психрометр Ассмана.

Психрометры состоят из сухого и мокрого термометров. Резервуар мокрого термометра находится во влажной среде. По разности показаний термометров, пользуясь психометрической таблицей, определяют относительную влажность воздуха. Психрометр Августа следует располагать вдали от нагретых поверхностей, иначе влияние лучистого тепла будет искажать показания термометров.

Более совершенным и точным по сравнению с психрометром Августа является аспирационный психрометр Ассмана. Достоинство этого прибора состоит в том, что его термометры размещены в металлических никелированных трубках. Шарики термометров защищены от действия лучистого тепла никелированными гильзами.

В верхней части прибора помещается вентилятор с часовым механизмом. Вентилятор приводят в движение от пружины, которую заводят вручную. Воздух, нагнетаемый вентилятором, проходит через металлические трубки с установленными в них сухим и мокрым термометрами со скоростью, исключающей влияние воздушного потока помещения на показания психрометра. Температура на термометре устанавливается примерно через 3 мин после включения вентилятора. При изменении влажности шарик мокрого термометра, окруженный матерчатым колпачком, периодически смачивают водой.

Для измерения скорости движения воздуха применяют крыльчатые и чашечные анемометры. Крыльчатый анемометр применяют для измерения скорости воздуха в пределах 0,3... 10 мм/с. Он состоит из колеса с алюминиевыми лопастями, укрепленными на оси, конец которой снабжен червячной передачей, приводящей во вращение стрелки. Шкалы градуированы в метрах, показывающих путь, пройденный потоком воздуха. Секундомер учитывает время отсчета - от 30 до 60 с.

Чашечный анемометр применяют для измерения скоростей движения воздуха от 1,0 до 30 м/с. Он принимает движение воздуха насаженными на ось металлическими полушариями. При определении скорости предварительно записывают показания прибора до измерения, затем помещают анемометр на то место, где требуется измерить скорость воздуха. Для преодоления инерционного сопротивления анемометру дают в течение 30 с вращаться вхолостую, после чего включают механизм прибора и секундомер. Через 1... 2 мин механизм прибора и секундомер выключают. Разница между показаниями прибора до и после замера, отнесенная к времени, в течение которого проводился замер, представляет цену деления шкалы анемометра, соответствующую измеряемой скорости. Зная цену деления, по прилагаемому к каждому анемометру градуировочному графику определяют скорость движения воздуха.

Измерение интенсивности тепловых излучений осуществляют актинометром ЭТМ-Н. Принцип его действия основан на термоэлектрическом эффекте. Актинометр состоит из термобатареи в виде окрашенных в белый и черный цвета пластинок (термоэлементов), спаянных между собой. Черные пластины предназначены для поглощения, а белые для отражения теплового излучения. Возникающий в результате разности температур спаев термоэлектрический ток определяют по шкале гальванометра, расположенной с обратной стороны прибора. Градуированная шкала рассчитана на интенсивность излучения до 84 Дж/(м2-с) (1 Вт = 1 Дж/с). При определении излучения стрелку при помощи корректора устанавливают на нуль, прибор поворачивают по направлению источника теплового излучения, удерживая его за ручку, и сдвигают крышку вниз.

Наблюдая за стрелкой прибора, через несколько секунд делают отсчет и закрывают крышку.

На рабочих местах при обслуживании печей СВЧ необходимо не реже одного раза в год производить измерения интенсивности излучения. Измерения следует выполнять при максимально используемой излучаемой мощности.

Для измерения плотности потока энергии в диапазоне СВЧ применяют приборы П3-13, ПЗ-9, которые позволяют производить измерения в пределах 0,02...316 м - Вт/см2.

Для контроля превышения уровня излучения СВЧ может быть использован индикатор (сигнализатор) СВЧ-колебаний П2-2.

Измеряемой величиной является напряженность магнитного поля. Принцип работы приборов заключается в том, что в антенне приборов электрическое поле создает электродвижущую силу, которая усиливается с помощью транзисторного усилителя, выпрямляется полупроводниковыми диодами и измеряется стрелочным микроамперметром. Антенна представляет собой симметричный диполь, выполненный в виде двух металлических пластин, размещенных одна над другой. Поскольку наведенная в симметричном диполе электродвижущая сила пропорциональна напряженности электрического поля, шкала миллиамперметра отградуирована в киловольтах, деленных на метр. Время пребывания человека в электромагнитном поле при напряженности 5 кВ/м в течение рабочего времени не ограничивается.