83

Общеобменная вентиляция обеспечивает создание средних значений метеорологических условий и снижение концентрации вредных веществ до допустимых значений во всем объеме производственного помещения. Общеобменные системы вентиляции, в которых воздух, подаваемый приточной вентиляцией, предварительно очищается, нагревается или охлаждается, увлажняется или осушается, называют системами кондиционирования воздуха.

Местная вентиляция предназначена для обеспечения санитарно-гигиенических условий труда непосредственно на рабочем месте, она может быть вытяжной и приточной.

Местная вытяжная вентиляция – система, при которой вытяжные устройства в виде зонтов, укрытий и других приспособлений размещаются непосредственно у мест выделения вредностей и предназначены для их улавливания и удаления. Это наиболее эффективный и дешевый способ, обеспечивающий удаление максимального количества вредностей при минимальном объеме удаляемого воздуха.

В системе местной приточной вентиляции подача приточного воздуха производится непосредственно в зону нахождения рабочего, т.е. требуемое качество воздушной среды обеспечивается только в этой зоне.

Система, в которой сочетаются элементы общеобменной и местной вентиляции, называется смешанной системой вентиляции. Такая система устраивается в тех случаях, когда удаление всех выделяющихся вредностей местными вытяжными устройствами произвести не удается, поэтому, кроме местных отсосов, устраивается общая вытяжка, или в случае, когда вытяжная вентиляция выполняется как местная, а приточная – как общая.

Воздухообменом называется количество вентиляционного воздуха, необходимое для обеспечения соответствия санитарно-гигиенических условий труда требованиям ГОСТ 12.1.005-88, СН 245-71, СНиП 2.04.05-86, СанПиН № 11-13-94. Необходимый воздухообмен является исходной величиной для расчета системы вентиляции (подбор вентиляционного оборудования, расчет сечения воздуховодов и т.д.).

При устройстве общеобменной вентиляции исходной величиной для определения воздухообмена является количество вредных выделений в виде тепла, влаги, пыли, газов, которое обычно устанавливают на основании экспериментальных или расчетных данных.

Воздухообмен L, м³/ч, из условия разбавления вредных веществ (пыль, газы, пары) до допустимых концентраций определяется по формуле

, (5.1)

где G – количество выделяющихся вредных веществ, мг/ч; Х₁ и Х₂ – соответственно предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в воздухе рабочей зоны и концентрации этого же вещества в приточном воздухе, мг/м³ (табл. 5.1).

При выделении избыточной теплоты в помещении воздухообмен для поддержания нормальной температуры определяется из выражения

, (5.2)

где Q_изб – избыточное тепло, кДж/ч; С_в и _в – соответственно удельная теплоемкость, кДж/(кгК), и плотность воздуха, кг/м³; t_ух и t_пр – температура соответственно уходящего и приточного воздуха, К.

В расчетах теплоемкость воздуха принимают С_в = 1,01 кДж/(кгК).

Таблица 5.1

Предельно допустимые концентрации некоторых газов, паров

и пыли в воздухе рабочей зоны

Вещества	ПДК, мг/м3	Вещества	ПДК, мг/м3
Аммиак	20	Сероводород	10
Ацетон	200	Сероуглерод	1
Бензин	300	Спирт бутиловый	10
Бензол	5	Фенол	0,3
Бор фтористый	1	Формальдегид	0,5
Бром	0,5	Фурфурол	10
Диметилформальдегид	10	Цинка окись	6
Диметиламин	1	Асбестовая пыль	2
Дихлорацетон	0,05	Алюминий и его сплавы	2
Дихлорэтан	10	Древесная пыль	6
Кислота серная	1	Известняк	6
Кислота соляная	5	Карбид кремния	6
Марганец	0,3	Магнезит	10
		Тальк	6

Если Q_изб выразить в ваттах, формула 5.2 примет вид

. (5.3)

При наличии в помещении избытка влаги количество вентиляционного воздуха L, м³/ч, рассчитывают по формуле

, (5.4)

где G_вл – количество выделяющейся в помещении влаги, г/ч; d₁ и d₂ – соответственно влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения, и приточного сухого воздуха, г/кг.

Санитарные нормы СН 245-71 допускают возможность определения количества воздуха для вентиляции по кратности воздухообмена в случаях, оговоренных в нормативных документах, которые согласовываются и утверждаются в установленном порядке.

Под кратностью воздухообмена понимают отношение объема вентиляционного воздуха к внутреннему свободному объему помещения (1/ч):

. (5.5)

При определении количества вентиляционного воздуха в помещениях с одновременным выделением вредных веществ, тепла и влаги следует принимать большее из рассчитанных значений для каждого вида производственной вредности.

2. Методика определения производительности вентиляционной установки

Объем удаляемого или поступающего вентиляционного воздуха L, м³/ч, определяется по формуле

, (5.6)

где V_ср – средняя скорость движения воздуха, м/с; F – площадь сечения воздуховода, м².

Связь между значениями давления, создаваемого движущимся по воздуховоду воздухом, в разных сечениях установившегося воздушного потока выражается уравнением Бернулли:

, (5.7)

где Р_ст1 и Р_ст2 – статическое давление потока в первом и втором сечениях воздуховода, расположенных по ходу движения воздуха; и – динамическое давление (Р_д) в первом и втором сечениях воздуховода; ₁ и ₂ – плотность воздуха в рассматриваемых сечениях; V₁ и V₂ – средняя скорость движения воздуха в сечениях воздуховода; Р – потеря давления потока на участке между рассматриваемыми сечениями.

Статическое давление воздушного потока представляет собой давление между частицами движущегося воздуха и давление воздушного потока на стенки трубопровода. Статическое давление отражает потенциальную энергию воздушного потока в данном сечении и расходуется на преодоление сопротивлений системы при движении воздуха. Оно может быть положительным (нагнетательный трубопровод) и отрицательным (всасывающий трубопровод).

Динамическое давление характеризует кинетическую энергию воздушного потока в данном сечении и находится в зависимости от плотности воздуха и квадрата скорости воздушного потока:

. (5.8)

Динамическое давление воздуха всегда положительно и при любой системе отсчета всегда одинаково.

Полное давление воздушного потока в данном сечении складывается из статического и динамического давлений:

. (5.9)

Полное давление может быть положительным и отрицательным. Оно определяет всю энергию воздушного потока в том сечении трубопровода, где его измеряют.

Зная динамическое давление Р_д, создаваемое движущимся воздухом, можно определить среднюю скорость движения воздуха в закрытом воздуховоде.

Для определения средней скорости воздуховод круглого сечения условно разбивают на несколько концентрических колец, а воздуховод прямоугольного сечения делят линиями, параллельными стенкам газохода, на ряд равновеликих прямоугольников со стороной 150-200 мм (рис 5.1).

Координаты и количество точек измерения динамического напора определяются формой и размерами сечения воздуховода. Для круглого сечения их находят по формуле

, (5.10)

где Д_i – диаметр условного концентрического кольца, на котором находятся точки замера, мм; х – порядковый номер кольца, считая от центра воздуховода; Д – диаметр воздуховода, мм; n – число точек измерений (две для каждого диаметра условных концентрических колец).

а

б

Рис. 5.1. Координаты точек замера в воздуховодах круглого (а)

и прямоугольного (б) сечений

Соотношение числа колец и диаметра воздуховода круглого сечения дано в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Соотношение числа колец и диаметра воздуховода круглого сечения

Диаметр воздуховода, мм	100-200	200-400	400-600	600-800	800-1000
Число колец	3	4	5	6	8

Расстояние ближней и дальней точек замера для каждого кольца от внутренней стенки воздуховода определяется по следующим формулам:

(5.11)

(5.12)

где L_i1 и L_i2 – расстояния от внутренней стенки воздуховода соответственно до ближайшей и дальней точек замера на i-м кольце, мм; х – порядковый номер кольца, считая от центра воздуховода; n – число всех точек измерений на условных концентрических кольцах.

Для прямоугольных воздуховодов минимальное число точек замеров – три в каждом направлении.

Скорость воздуха в воздуховоде V, м/с, при известном динамическом напоре определяется по формуле

, (5.13)

где Р_д – динамическое давление воздуха в воздуховоде, Н/м²;  – плотность воздуха, кг/м³. Для стандартных атмосферных условий (температура воздуха +20С, относительная влажность 50 %, барометрическое давление 0,101 МПа) плотность воздуха принимают равной 1,2 кг/м³.

Среднюю скорость воздуха в воздуховоде V_ср, м/с, определяют по формуле

, (5.14)

где V₀ – скорость воздуха по оси воздуховода, м/с; V_i1-V_in – скорость воздуха в точках измерений на условных концентрических кольцах; m – число всех точек измерений.

Объем воздуха (м³/ч), удаляемого через всасывающие отверстия (вытяжные зонты, рабочие проемы вытяжных шкафов, отсасывающие укрытия и т.д.), определяется по формуле

, (5.15)

где К – коэффициент поджатия струи, зависящий от скорости всасывания; при скоростях всасывания 0,75-4 м/с К = 0,76-0,84; F – площадь рабочего сечения воздуховода, м²; V_ср – средняя скорость движения воздуха, м/с.

Средняя скорость воздуха в проемах может быть определена с помощью чашечного или крыльчатого анемометра.