Вентиляция и кондиционирование

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

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции.

Естественная вентиляция. Это система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений обус­ловлена разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха и ветровым напором, действующим на здание. При действии ветра на поверхностях здания с подветренной стороны образуется избыточное давление, на заветренной стороне — разряжение. Естественная венти­ляция реализуется в виде инфильтрации и аэрации.

Неорганизованная естественная вентиляция — инфильтрация (ес­тественное проветривание) осуществляется сменой воздуха в помеще­ниях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давлений 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 1,5.

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 (рис. 2.1), расположенные не ниже 4,5 м от пола, в теплый период года приток наружного воздуха вводят через нижний ярус оконных проемов — на высоте 1,5...2 м.

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 то, что поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Механическая вентиляция — вентиляция, с помощью которой воз­дух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого спе­циальных механических побудителей.

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия; 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 воздухорасп-ределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; улавливать вредные выделения непосредственно в местах их образова­ния и предотвращать их распространение по всему объему помещения; очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу. К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость ее сооружения и эксплуатации, а также необходимость проведения мероприятий по снижению шума.

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

Общеобменная вентиляция — эта система вентиляции, которая пред­назначена для подачи чистого воздуха в помещение, ассимиляция избыточной теплоты, влаги и вредных веществ помещений. В послед­нем случае она применяется, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, а рабочие места не фиксированы и располагаются по всему помещению.

Обычно объем воздуха Lпр, подаваемого в помещение при общеоб­менной вентиляции, равен объему воздуха Lв, удаляемого из помеще­ния. Однако в ряде случаев возникает необходимость нарушить это равенство (рис. 2.2). 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 %.

По способу подачи и удале­ния воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиля­ции (рис. 2.3): приточная, вытяж­ная, приточно-вытяжная и системы с рециркуляции. 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. 2.3, а) обычно состоят из следующих элементов: воздухозаборного устройства 7, 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 б, 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 в данном помещении не должны распространяться на соседние, например, для химических и биологических лабораторий.

Установки вытяжной вентиляции (рис. 2.3, 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 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. 2.3, в). В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения П вытяжной сис­темой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапана­ми 11 и 72 Свежая порция воздуха в таких системах обычно составляет 10...20 % 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 содержания их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 0,3 от предельно допустимых концентраций. Применение рециркуляции не допускается в зданиях учебных заведений и в том случае, если в воздухе помещений содер­жатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выражен­ные неприятные запахи.

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

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 /с, — отношение количества воздуха, поступающего в помещение в единицу времени Ь (мЭ/ч), к объему вентилируемого помещения ^ (м³). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть в пределах 1...10.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работа­ющего. В производственных помещениях с объемом воздуха на каждого работающего V < 20 м³ расход воздуха на одного работающего Li, должен быть не менее 30 мЭ/ч. В помещении с V = 20...40 м³ Lпi ^20 м^ч В помещениях с V > 40 м³ и при наличии естественной вентиляцю воздухообмен не рассчитывают. В случае отсутствия естественно! вентиляции (герметичные кабины) расход воздуха на одного работаю щего должен составлять менее 60 мЭ/ч. Необходимый воздухообмен для всего производственного помещения в целом определяют по формуле:

где я—число работающих в данном помещении.

При определении необходимого воздухообмена Ь для удаления вредных паров и газов используют уравнение

где бдр — масса вредных выделений в помещении, мг/ч; ПДК — пре­дельно допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³; Спр — концентрация вещества в приточном воздухе, мг/м³. Кон­центрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть по возможности минимальной и не превышать 0,3 ПДК.

При одновременном выделении в рабочую зону вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием на организм человека, необходимый воздухообмен принимают по наибольшему количеству воздуха, полученному в расчетах для каждого вредного вещества.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (триоксид серы и ди­оксид серы; оксиды азота совместно с оксидом углерода и др.) расчет общеобменной вентиляции надлежит производить путем суммирова­ния объемов воздуха, необходимых для разбавления каждого вещества в отдельности до его условных предельно допустимых концентрации.

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Широкое распро­странение находит местная вытяжная локализующая вентиляция, ос­нованная на использовании отсосов от укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми (рис. 2.4). Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование (рис. 2.4). 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 (см. рис. 2.4). Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих

о — укрытие-боос; б — бордовые отсосы (1 — однобортовый, 2 — двухпортовый); в — боковые отсосы (/ — односторонний; 2 — угловой); г — отсос от рабочих столов; д — отсос витражного типа; е — вытяжные шкафы (1—с верхним отсосом; 2 — с нижним отсосом; 3 — с комбинированным отсосом); ж — вытяжные шкафы (1 — прямой; 2 — наклонный)

 

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 для удаления вредных выделе­ний, увлекаемых конвективными токами, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, газовая сварка, резка металла и т. п. v)

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 на скорость воздуха в них. Скорость воздуха в проеме отсоса зависит от класса опасности вещества и типа воздухоприемника местной вентиляции и изменяется от 0,5 до 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 большего количества вредных или взрывоопасных веществ.

Кондиционирование. Для создания оптимальных метеорологиче­ских условий в производственных и жилых помещениях, в салонах транспортных систем применяют наиболее совершенный вид венти­ляции — кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддер­жания в 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 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. 2.5. Наружный воздух очищается от пыли в фильтре 2 и поступает в камеру /, где он смешивается с воздухом из помещения (при рециркуляции). Пройдя через ступень предварительной темпера­турной обработки 4, воздух поступает в камеру //, где он проходит специальную обработку (промывку воздуха водой, обеспечивающую заданные параметры относительной влажности, и очистку воздуха), и

1 — заборный воздуховод; 2 — фильтр; 3 — соединительный воздуховод; 4 — колорифер; 5 — форсун­ки воздухоочистки; 6 — каплеуловиталь; 7— калорифер второй ступени; И— вентилятор;?— отвод­ной воздуховод

 

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.