Вентиляция и кондиционирование

М4:Тема: «Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности»

 

ЛЕКЦИЯ 7 (интерактивная)

Вентиляция и кондиционирование

Эффектным средством обеспечения надлежащей частоты и допустимых параметров микроклимата воздуха в помещениях является вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулированный воздухообмен, обеспечивающий удаления 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 давления снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией.

Неорганизованная естественная вентиляция - инфильтрация, или естественное проветривание, - осуществляется сменой воздуха в помещениях через неплотности в ограждения 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, необходимая 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 цехах, литейных, кузнечных).

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; подвергать вводимый в помещение воздух предварительной очистке, очистке или увлажнению, подогреву или охлаждению; организовать 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 так же 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 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 все помещению. Обычно объем воздуха L_пр, подаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объему воздуха L_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 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. Принципиальная схема вентиляции для выбора соотношения объёмов приточного и удаляемого воздуха:

а – L _в > L _пр, p ₁ < p ₂; б – L _в < L _пр, p ₁ > p ₂

 

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 зависимого расположения. Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху - вниз (рис. 4.2, а), сверху - вверх (рис. 4.2, б); снизу - вверх (рис. 4.3, в); снизу - вниз (рис. 4.2, г). Кроме этих схем, применяют комбинированные.

 

Рис. 4.2. Схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции

 

 

Рис. 4.3. Схемы общеобменной вентиляции:

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

 

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. 4.3): приточная, вытяжная, приточно-вытяжная и 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, 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 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 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 эксплутационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляции (рис. 4.3, в). В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения П вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапанами 11 и 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 концентрациях их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 30 % предельно допустимой концентрации (С _пдк). Применение рециркуляции не допускается 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 К _в - отношение количества воздуха, поступающего в помещение в единицу времени L (м³/ч), к объему вентилируемого помещения V _п (м³). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть значительно больше единицы.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной применяют в зависимости от объема помещения, подходящего 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 V _п1<20 м³ расход воздуха на одного работающего L ₁ должен быть не менее 30 м³/ч. В помещении с V _п1 = 20…40 м³ L ₁³20 м²/ч. В помещениях с V _п1>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, исходя из которого определяется объем воздуха для теплоизбытков ,

где - плотность приточного воздуха, кг/м³, - температура уходящего и приточного воздуха, ºС, - удельная теплоемкость кДж/кг·м³;

,

где G_вр - интенсивность образования вредностей мг/ч, C _пдк, С _пр - концентрация вредностей 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 находят, исходя из материального баланса по влаге и при отсутствии в производственном помещении местных отсосов, определяют по формуле

,

где G _вп - количество водяного пара, выделяющегося в помещение, г/ч; r _пр - плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/ м³, d _ух - допустимое содержание водяного пара в воздухе помещения при нормативной температуре и относительной влажности воздуха, г/кг; d _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 принимают 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 _i ], учитывающих загрязнения воздуха другими веществами. Эти концентрации меньше нормативных C _пдк и определяются из уравнения

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 от 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. Зоны 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

ё

Рис. 4.4. Устройство местной вентиляции:

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

 

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^о.

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 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 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 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 ценральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений). Принципиальная схема кондиционера представлена на рис.4.5.

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

 

Рис. 4.5. Схема кондиционера:

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

 

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 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 (100ºС) и не выше 318 К (45° С) при температурах внутри источника выше 373 К (100º С).

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 ºС 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.

Л.1 – стр.149-161 л.2- 168-177, 209-222.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: