Естественная вентиляция производственных помещений

Естественная вентиляция может быть неорганизованной (инфильтрация) и организованной (аэрация). При неорганизованной вентиляции воздух поступает в помещение и удаляется из него через неплотности в наружных ограждениях, а также через окна, форточки и другие проемы.

С инженерной точки зрения, интерес представляет организованный воздухообмен. Он осуществляется при наличии в помещении световых фонарей с открывающимися створками, через которые происходит вытяжка воздуха, и окон в боковых стенах, работающих на приток.

В холодных цехах (не имеющих избыточных тепловыделений) воздухообмен осуществляется под действием ветра, в горячих цехах (с избыточным тепловыделением) – под суммарным действием ветра и разности давлений наружного и внутреннего воздуха.

Воздухообмен считается организованным потому, что он позволяет осуществлять заранее заданное направление движения и расход воздуха, а также регулировать эти параметры в соответствии с внутренними и внешними условиями.

Типовые схемы аэрации показаны на рис. 3.12, где цифрами 1 и 3 обозначены отверстия для приточного воздуха, а цифрами 2 и 4 – отверстия, работающие на вытяжку.

 

Рис. 3.12. Типовые схемы аэрации

 

Для аэрации обычно делают отверстия в продольных стенах здания: нижний ряд (для притока воздуха в теплый период) – на уровне не более 1,8 м; верхний ряд (для притока в холодный и переходный период) – на уровне не менее 4 м. На кровле здания устанавливается, как правило, аэрационный фонарь, через который воздух выходит из здания.

Естественный воздухообмен возникает под действием теплового напора, ветрового напора или того и другого одновременно.

Величина теплового напора определяется разностью плотностей воздуха снаружи и внутри помещения, а также расстоянием между приточными и вытяжными вентиляционными отверстиями:

h_т=Нg(ρ₁-ρ₂), Па (3.19.)

где Н – расстояние между центрами приточных и вытяжных отверстий, м; ρ₁ и ρ₂ – плотность воздуха снаружи и внутри помещения соответственно, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

Плотность воздуха можно определить по формуле:

ρ=0,465Р_а/(273+t), (3.20.)

где Р_а – атмосферное давление, мм рт. ст.; t – температура воздуха, ^оС.

Величина ветрового напора определяется по формуле:

, Па (3.21.)

где К – коэффициент аэрации, зависящий от расположения здания по отношению к направлению господствующего ветра; W – максимальная скорость господствующего ветра, м/с.

Значения К выбираются по таблицам. Так, при расположении здания под прямым углом к направлению господствующего ветра коэффициент аэрации составляет 0,8¸0,85 и – 0,45 соответственно с наветренной и подветренной сторон; при расположении здания под углом 60^о 0,7 и – 0,35; под углом 45^о 0,55 и – 0,3.

При одновременном действии теплового и ветрового напора общая величина естественной тяги:

h_е=h_т+h_n (3.22.)

Скорость движения воздуха в вентиляционном проеме определяется по формуле:

, м/с (3.23.)

Площадь проема, через который должно пройти необходимое количество воздуха (Q, м³/с) определяется по формуле:

, м² (3.24.)

где j - коэффициент расхода; при открытых на 90^о створках j=0,65; на 30^о - j=0,32.

Расчет естественного воздухообмена производственного помещения осуществляется в следующем порядке:

1. Определяются необходимые для расчета исходные данные (назначение и размеры помещения, его расположение относительно направления господствующего ветра; температура наружного воздуха и максимальная скорость ветра; коэффициенты аэрации К и расхода j).

2. Выбирается схема аэрации, т.е. определяется, какие отверстия будут работать на приток, какие – на вытяжку.

3. Определяется необходимое количество воздуха для проветривания помещения.

4. Распределяется воздухообмен между отверстиями. Для схемы, когда в здании имеется три отверстия (рис. 3.12.а) воздухообмен между отверстиями распределяется следующим образом: Q₁/Q₂=1; Q₁=Q₃=Q₂/2.

Для схемы, представленной на рис. 3.12.б воздухообмен распределяется так: Q₁=Q₃; Q₂=Q₄; Q₁+Q₃=Q₂=Q₄.

5. Определяется величина естественной тяги и вычисляются площади вентиляционных проемов.

 

Искусственная вентиляция

Искусственная вентиляция осуществляется за счет механического побуждения движения воздуха, в качестве основного источника которого являются вентиляторы.

Преимуществом искусственной вентиляции по сравнению с естественной является возможность подачи постоянного количества воздуха и обеспечение требуемого его распределения по отдельным местам, а также возможность обработки воздуха (подогрев, увлажнение или осушение, очистка от примесей).

По функциональному признаку (в зависимости от направления потока воздуха) искусственная вентиляция подразделяется на вытяжную, приточную и приточно-вытяжную.

При вытяжной вентиляции отработанный воздух удаляется из помещения вентилятором, а свежий воздух поступает в помещение через вентиляционные проемы за счет разрежения, создаваемого этим вентилятором.

При приточной вентиляции чистый воздух нагнетается в помещение вентилятором, вследствие чего в помещении создается повышенное давление, под воздействием которого отработанный воздух через различные неплотности и вентиляционные проемы выходит наружу.

Приточно-вытяжная вентиляция применяется для организованного (регулируемого) притока и удаления воздуха из помещения. При этом количество поступающего и удаляемого воздуха должно быть одинаково.

В зависимости от способа организации воздухообмена различают обще обменную (общую), местную и смешанную (комбинированную) вентиляцию.

При общеобменной вентиляции происходит обмен воздуха во всем помещении. Она применяется в тех случаях, когда требуется разжижение вредностей во всем объеме до допустимых пределов.

Схема устройства общеобменной приточно-вытяжной вентиляции представлена на рис. 3.13.

 

Рис. 3.13. Схема устройства общеобменной вентиляции: 1 – перфорированный поток для подачи приточного воздуха; 2 – каналы вытяжной вентиляции; 3 – канал приточной вентиляции

 

 

Устройства притока и вытяжки должны размещаться так, чтобы воздух удалялся из мест наибольшей концентрации вредностей.

В систему приточной вентиляции входят воздухоприемное устройство для наружного воздуха с клапаном, фильтр для очистки воздуха от пыли, воздухонагреватель (калорифер), вентилятор, сеть воздухопроводов и устройства выпуска воздуха в рабочее помещение.

Вытяжные системы вентиляции включают в себя местные отсосы, воздуховоды, фильтры для очистки воздуха от пыли, вентилятор, вытяжную шахту с утепленным клапаном для отключения системы от наружного воздуха.

В производственных помещениях должны быть предусмотрены площади для размещения вентиляционного оборудования. Вентиляционные установки можно располагать на высоте 3-4 м от пола.

Местная вентиляция может быть вытяжная и приточная (рис. 3.14.).

Местная вытяжная вентиляция предназначается для улавливания вредностей в отдельных источниках образования во избежание их распространения по всему помещению. При этом на отдельных рабочих местах создаются условия воздушной среды, отличные от среды всего помещения. В местной приточной вентиляции приточный воздух подается непосредственно к рабочему месту.

Местная вентиляция устраивается обычно в производственных помещениях, в которых главные источники выделения вредностей сосредоточены у производственного оборудования.

Система, в которой сочетаются элементы общеобменной и местной вентиляции, называется комбинированной (смешанной) системой вентиляции (рис. 3.15.).

Рис. 3.15. Схема смешанной вентиляции: 1 – местная вытяжная вентиляция;
2 – общая приточная вентиляция; 3 – ответвление для осуществления общей вытяжки из помещения

 

При местной вентиляции используются воздушные души, местные отсосы, воздушные завесы.

Воздушные души представляют собой направленные на человека (рабочее место) потоки воздуха, которые создают на рабочем месте более благоприятные условия, чем в остальной части помещения.

Различают воздушные души, подающие: наружный охлажденный или подогретый воздух; наружный воздух без обработки; внутренний воздух с охлаждением; внутренний воздух без обработки.

Воздушные души устраиваются у загрузочных и разгрузочных отверстий печей металлургических заводов, в литейных и кузнечных цехах машиностроительных заводов; на рабочих местах, на которые поступают вредные газы и пыль.

Местные отсосы являются эффективными при локализации местных (сосредоточенных) источников вредностей. При местном отсосе у места забора вредностей создается разрежение, обеспечивающее приток воздуха к месту всаса, что предотвращает распространение вредностей в помещение.

Местные отсосы осуществляются с помощью вытяжных шкафов, открытых зонтов или закрытых кожухов.

Вытяжные шкафы могут быть с верхним, нижним или комбинированным отсосом.

Вытяжные зонты применяются в тех случаях, когда вредность легче окружающего воздуха. В зависимости от конкретных условий применяются вытяжные зонты: простые (рис. 3.16.а), с вертикальным бортом (рис. 3.16.б), активные зонты со щелями по периметру (рис. 3.16.в), зонты с поддувом (рис. 3.16.г).

 

Рис. 3.16. Типы вытяжных зонтов

 

Воздушные завесы устраиваются для защиты помещения от проникновения холодного наружного воздуха. Для этого внизу проема или по его периметру устраиваются щели, через которые в проем подается струя воздуха, нагретого до 50^оС со скоростью до 25 м/с.