143

Защитный угол γ светильника характеризует световой прибор с точки зрения защиты глаз от слепящего действия источника света: это угол между горизонталью, проходящей через нить накала, и линией, соединяющей крайнюю точку нити накала с противоположным краем отражателя (рис. 2.12). Из рис. 2.12 следует

(2.30)

Обычно для применяемых светильников защитный угол γ равен 12-14^о. Чем он меньше, тем лучше защищен светильник от слепящего действия.

Рис. 2.12. Защитный угол светильника

КПД светильника характеризуется отношением

КПД = F_св / F_л, (2.32)

где F_св – световой поток светильника, лм;

F_л - световой поток установленной в нем лампы – источника света, лм.

Применяемые на практике светильники имеют КПД, равный 0,45-0,9.

Достаточно широко применяют светильники с лампами накаливания типа НСП, ППР, УПД, ВЗГ и др. Из светильников с люминесцентными лампами наиболее распространены светильники типа ПВЛМ, ПВЛП, ЛСП, ЛСО, ЛВП. Важно иметь в виду, что эти светильники нельзя использовать в неотапливаемых помещениях при температуре ниже плюс 5 ^оС.

Все светильники по эксплуатационным характеристикам делят на семь групп. Чем больше номер группы, тем меньше запыляется светильник и проще очищается.

Из прожекторов в организациях обычно используют прожекторы типа ПЗО, ПЗС и ПКН.

Промышленностью выпускаются также различные специальные светильники. Например, для обеззараживания воздуха помещений рекомендуется бактерицидный облучатель типа ОБУ 1х15 или ОБУ 1х30, для инфракрасного облучения используют светильник ССП01-250, ОРИ-1.

Устройство и расчет естественного освещения

Для естественного освещения в ограждающих поверхностях зданий предусматривают специальные устройства: окна, световые фонари, световые шахты. Конструктивное исполнение световых проемов в производственных зданиях зависит от назначения здания, от его ширины и высоты, расположения рабочих мест, особенностей технологического процесса, условий производственной среды и других факторов. Световые проемы могут располагаться в стенах в один или несколько рядов или находиться в покрытии здания. Очень часто световые проемы используют как для естественного освещения, так и для естественной вентиляции (светоаэрационные фонари). В этих случаях предусматривают конструкционные элементы для их открывания и закрывания с учетом погодных условий и условий среды внутри помещения. Один из возможных вариантов обеспечения естественной освещенности в здании показан на рис. 10.3.

Рис. 2.13. Естественное освещение в одноэтажном

промышленном здании

Расчет естественного освещения производственных помещений с постоянным пребыванием людей производится согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» и заключается в определении необходимой площади световых проемов. При боковом освещении помещений расчет ведется по формуле

(2.32)

а при верхнем освещении помещений по формуле

(2.33)

где S_о – необходимая площадь боковых световых проемов (окон), м²; S_п – площадь пола помещения, м²; S_ф – площадь световых проемов при верхнем освещении (световых фонарей), м²; е_н – нормированное значение КЕО, равного 0,5-10 (в зависимости от разряда зрительной работы); k_з – коэффициент запаса, изменяющийся в пределах от 1,15 до 1,8 и определяемый по указанному выше СНиП; η_ф – световая характеристика окон, изменяющаяся в широких пределах (от 6,5 до 66) и находимая по таблице, приведенной в СНиП; K_зд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями и равный 1,0-1,7; τ_о – общий коэффициент светопропускания светового проема, определяемый по формуле

τ_о = τ₁ τ₂ τ₃ τ₄ τ₅, (2.34)

здесь τ₁ – коэффициент светопропускания материала, равный 0,5-0,9; τ₂ – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема и изменяющийся от 0,6 до 0,8; τ₃ – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях и равный 0,8-0,9. При боковом освещении τ₃ = 1; τ₄ - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах и равный 1; τ₅ – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимается равным 0,9; r₁ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения и подстилающего слоя, примыкающего к зданию, измеряется в пределах от 1,05 до 10,0 (в зависимости от отражательной способности внутренних поверхностей помещения и других факторов); r₂ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при верхнем освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения, и равный 1,05-1,7; η_ф – световая характеристика фонаря или светового проема в плоскости покрытия, изменяющаяся от 2,0 до 16; K_ф – коэффициент, учитывающий тип фонаря и равный 1,0-1,4.

Важно отметить, что сейчас намечается тенденция к более широкому и эффективному использованию естественного света. Это позволяет не только экономить от 20 до 50 % электроэнергии, но и создавать у человека положительные эмоции за счет ощущения им непосредственной связи с окружающим миром, устранения солнечного голодания, вредно сказывающегося на жизнедеятельности человеческого организма.

При расчете верхнего естественного освещения можно ориентироваться на следующие данные: при размере объекта различения до 0,15 мм S_ф/S_п должно быть 1/3 – 1/4, 0,15-0,3 мм – 1/4 – 1/5, 0,3-0,5 мм – 1/5 – 1/6, 0,5-1 мм – 1/6 – 1/7, 1-5 мм – 1/7 – 1/8, более 5 мм – 1/8 – 1/10.

Методы расчета искусственного освещения

Целью расчетов искусственного освещения является определение числа светильников, выбор типа электропроводки, составление спецификаций, смет и пояснительной записки. Используемые для освещения источники света и светильники должны соответствовать условиям эксплуатации, характеру среды освещаемого помещения, быть экономически целесообразными. Во взрыво- и пожароопасных помещениях должны применяться закрытые светильники типа ВЗГ и др.

Важным моментом при проектировании искусственного освещения является размещение светильников.

Оно должно обеспечивать равномерность освещения, минимальное расходование светового потока на достижение заданной освещенности. Размещение светильников при общем равномерном освещении может быть прямоугольным или шахматным (рис. 2.14)). Расстояние L между светильниками (или их рядами) определяют по формуле

L = h_pλ , (2.35)

где h_р – высота светильника над расчетной поверхностью (условная поверхность на высоте 0,8 м над уровнем пола); λ - относительное расстояние между светильниками. Данные к выбору λ приведены в табл. 2.6.

Рис. 2.14. Варианты размещения светильников

а – прямоугольное; б – шахматное

Расстояние от светильников до стен принимается равным (0,3-0,5) L.

При расчете общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей может применяться метод коэффициента использования светового потока. В соответствии с ним количество светильников N находят по выражению

N = Eskz/nФη, (2.36)

где Е - требуемая освещенность по нормам, лк; S - освещаемая площадь, м²; k – коэффициент запаса освещенности, равный 1,15-1,8; z - коэффициент неравномерности освещенности (отношение средней освещенности к минимальной), равный 1,1-1,2; n – количество ламп в светильнике; Ф – световой поток одной лампы, лм; η – коэффициент использования осветительной установки, доли единицы.

Таблица 2.6

Оптимальные значения λ

Характер светораспределения светильника (см. рис.10.1)	Люминесцентные лампы	Лампы накаливания
Концентрированное Глубокое Косинусное Равномерное Полуширокое	0,6 0,9 1,4 2,0 1,6	0,6 1,0 1,6 2,6 1,8

Значение светового потока лампы Ф берется из таблиц электрических и светотехнических характеристик источников света. Число ламп в светильнике определяется типом светильника и указывается в его обозначении.

Значения коэффициента использования η зависят от типа светильника, коэффициентов отражения внутренних поверхностей помещения (пола, стен, потолка, рабочих поверхностей) и от индекса помещения, характеризующего соотношения геометрических размеров помещения. Значения коэффициентов отражения ρ даны ниже в табл. 2.7.

Таблица 2.7

Данные по коэффициенту отражения

Характер отражающей поверхности

Коэффициент отражения

Побеленный потолок, побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами Побеленные стены при незавешенных окнах, побеленный потолок в сырых помещениях, чистый бетонный потолок Бетонный потолок в грязных помещениях, бетонные стены с окнами, стены, оклеенные светлыми обоями Стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли, сплошное остекление без штор, красный неоштукатуренный кирпич, стены с темными обоями

0,7 0,5 0,3 0,1

Индекс помещения i находят по выражению

i = S [h_ρ(A + B)], (2.37)

где А и В – длина и ширина помещения, м.

В последние годы для определения η предложены унифицированные таблицы, в которых приводятся значения η в зависимости от i, ρ и стандартизованных кривых силы света светильников, указанных на рис. 10.1.

Формула (2.36) может быть использована и для определения числа рядов люминесцентных светильников. В этом случае nФ будет обозначать суммарный световой поток люминесцентных ламп от одного ряда, а N – искомое число рядов.

Упрощенной формой метода коэффициента использования является метод удельной мощности. По этому методу, используя специальные таблицы, составленные для разных светильников, в зависимости от высоты h_ρ, коэффициентов отражения ρ, площади помещения S и требуемой освещенности находят удельную мощность w (в Вт/м²), а затем и общую потребляемую мощность Р:

P = wS. (2.38)

Требуемое число светильников N определяют следующим образом:

N = P/(nР_л), (2.39)

где Р_л – мощность одной лампы, Вт; n – число ламп в светильнике.

При расчетах местного и общего локализованного освещения, освещения негоризонтальных поверхностей, а также при условии, что отраженный световой поток не играет существенной роли, применяют точечный метод расчета. Согласно этому методу горизонтальную освещенность в точке А от светильника 1 (рис. 2.15) определяют по формуле

(2.40)

где k – коэффициент запаса;

- сила света светильника в направлении к освещаемой точке, берется по специальным таблицам (либо по рис. 2.15), составленным для светильников с условным световым потоком в 1000 лм, кд;

Ф_л = световой поток лампы, лм.

Рис. 2.15. Расчетная схема для определения освещенности

по точечному методу:

1, 2, 3 – светильники; А – освещаемая точка

Общая освещенность в точке А определяется как где n – число учитываемых светильников.

При расчетах по точечному методу расчетные точки нужно выбирать в местах возможного минимума освещенности.

Если известны графики пространственных изолюкс светильников (они строятся для светильников с условным световым потоком в 1000 лм в координатах h и d, являющихся расстоянием в плане от проекции светильника до точки, в которой определяется освещенность), то освещенность Е может быть рассчитана по формуле

Е = nФ_лμе / (1000k), (2.41)

где μ – коэффициент, учитывающий влияние удаленных светильников, равный 1,0-1,1;е – условная горизонтальная освещенность, определяемая по графику изолюкс.

Для расчета наружного освещения от прожектора может быть использована следующая методика. Находят требуемый световой поток Ф_тр для освещения

Ф_тр = Е_н · F · k_зk_п, лм (2.42)

где Е_н – нормативная освещенность, лк; F - площадь освещаемой поверхности, м²; k_з – коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2-1,5; k_п – коэффициент потерь, учитывающий потери светового потока в зависимости от конфигурации освещаемой площади; его можно принять равными 1,3.

Определяют необходимое число N прожекторов

N = Ф_тр / (Ф_л – η_пр), (2.43)

где Ф_л – световой поток лампы прожектора; для ламп типа НГ 220-1000 световой поток Ф_л = 16180 лм, для лампы НГ 220-500 Ф_л = 8500 лм.

η_пр – к.п.д. прожектора; для прожектора типа ПЗС-45 η_пр = 0,35.

Рассчитывают минимальную высоту h установки прожектора

(2.44)

где J_max - максимальная (осевая) сила света прожектора. Для прожекторов типа ПЗС-35 с лампой НГ 220-50 J_max = 50000 кд, для прожекторов типа ПЗС-45 с лампой НГ 220-1000 J_max = 130000 кд.

Находят оптимальный угол Θ наклона оптической оси прожектора, при котором обеспечивается максимальная площадь светового эллипса в горизонтальной плоскости

(2.45)

где m и n – коэффициенты углов расстояния соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для прожектора ПЗС-35 с лампой НГ 220-500 m = 0,038, n = 0,00161, для прожектора ПЗС-45 с лампой НГ 220-1000 m = 0,0302, n = 0,000769;

Е_усл – условная средняя освещенность светового эллипса при высоте установки прожектора h. Её находят по формуле

Е_усл = k_з· Е_н · h², лк. (2.46)

2.9. Нормализация показателей микроклимата

Многие помещения на предприятиях отличаются большими размерами, обращением больших масс воды, газов, аэрозолей. Это создает определенные трудности в решении задач нормализации микроклимата, т.е. в обеспечении требований норм к показателям микроклимата.

Согласно ССБТ с целью нормализации микроклимата следует исключать из технологических процессов работы и операции, сопровождающиеся поступлением в производственные помещения больших количеств теплого или холодного воздуха, влаги, вредных паров, газов и аэрозолей. При возможности выбора различных вариантов технологических процессов и конструкций производственного оборудования предпочтение должно отдаваться тем из них, которые характеризуются наименьшей выраженностью вредных производственных факторов. Большое значение имеет рационализация объемно-планировочных решений производственного помещения. Она должна быть направлена на максимальное ограничение распространения по всему объему помещения вредных выделений.

Нормализации микроклимата по температуре способствует устройство тамбуров-шлюзов, применение воздушно-тепловых завес у ворот и технологических проемов отапливаемых зданий, изготовление ограждающих поверхностей зданий (стен, потолков, полов) из материалов с оптимальными теплоизолирующими свойствами. В частности, материал покрытия полов в отапливаемых производственных помещениях на постоянных рабочих местах при работе стоя должен иметь коэффициент теплоусвоения не более 7 Вт/(м²·K).

Для обеспечения чистоты воздуха, выполнения требований норм к его температуре и влажности используют также специальные системы: вентиляции, кондиционирования, отопления. Если с их помощью не удается нормализовать показатели микроклимата, то применяют средства индивидуальной защиты работающих.

Системы вентиляции служат для удаления из помещения загрязненного или нагретого воздуха и подачи в него чистого. Системы кондиционирования воздуха обеспечивают создание и автоматическое подержание в помещении заданных параметров воздушной среды независимо от меняющихся метеоусловий.

По способу осуществления перемещения воздуха системы вентиляции делят на естественные и искусственные (механические).

Естественная вентиляция обеспечивается либо за счет гравитационного давления, возникающего вследствие того, что наружный и внутренний воздух имеют разную плотность, либо за счет ветрового давления. При механической вентиляции перемещение воздуха осуществляется вентиляторами. Возможно применение и смешанных систем (приток естественный, вытяжка воздуха – механическая).

По способу подачи и направлению потока воздуха различают системы вентиляции вытяжные, приточные, приточно-вытяжные и системы с рециркуляцией. Приточная вентиляция создает избыточное давление в помещении, и за счет этого исключается попадание в него загрязненного воздуха их соседних помещений или холодного воздуха извне. Вытяжная вентиляция создает пониженное давление в помещении и применяется в тех случаях, когда необходимо исключить распространение в данном помещении вредных выделений. Системы с рециркуляцией – это системы, в которых к наружному воздуху примешивается часть вытяжного воздуха из помещения.

По способу конструктивного оформления, обслуживаемому объему системы вентиляции делят на общеобменные, местные и смешанные. Общеобменная вентиляция – система, которая осуществляет циркуляцию (подачу и вытяжку) воздуха во всем помещении и тем самым создает в нем некоторые средние условия микроклимата (рис. 2.16). Она применяется при равномерном поступлении вредных веществ в воздух всего помещения и при отсутствии каких-то определенных границ рабочих мест.

Рис. 2.16. Схема общеобменной Рис. 2.17. Схема местной вентиляции:

вентиляции: 1 – агрегат вытяжной вентиляции;

1 – перфорированный потолок для 2 – калорифер; 3 – вентилятор;

подачи приточного воздуха; 4 – воздушные души;

2 – вытяжная вентиляция; 5 - вытяжные зонты.

3 – канал приточной вентиляции.

Местная вентиляция (вытяжная или приточная) создает требуемые условия только в местах нахождения людей. Конструктивно она может быть выполнена в виде воздушных душей, вытяжных зонтов, отсосов, шкафов (рис. 2.17).

Схема смешанной местной вытяжной и общей приточной вентиляции показана на рис. 2.18.

Рис. 2.18. Схема смешанной Рис. 2.19. Схема бесканальной

вентиляции: естественной вентиляции под

1 – общая приточная; 2 – местная действием гравитационного

вытяжная; 3 – ответвление для давления:

осуществления общей вытяжки. 1,4 – нижние проемы; 2,3 –верхние.

По назначению системы вентиляции делятся на рабочие и аварийные. Рабочие системы должны постоянно создавать требуемые параметры микроклимата, аварийные системы включаются при внезапных поступлениях в воздух помещения вредных или взрывоопасных смесей, как правило, это вытяжные системы.

Естественная вентиляция может быть организованной (аэрация) и неорганизованной (инфильтрация через неплотно закрывающие двери, окна, через щели и т.д.). Аэрация осуществляется в заранее установленных пределах (управляемая естественная вентиляция) через специальные проемы (форточки, фрамуги, аэрационные фонари), площади которых рассчитываются. Ее применение дает значительный экономический эффект. В зависимости от конструктивного оформления аэрация может быть бесканальной (рис. 2.19) и канальной (рис. 2.20). Как видно из схемы (см. рис. 2.19), наружный воздух, имеющий более низкую температуру и большую плотность, чем внутренний, поступает в помещение через нижние проемы, вытесняя внутренний воздух через верхние. Для улучшения работы канальной вентиляции на вытяжных воздуховодах устанавливают специальные насадки-дефлекторы. При обдувании их ветром (рис. 2.26) создается разрежение и воздух между обечайкой 4 и краями колпака 1 выходит наружу.

Расстояние от пола до центра нижних вентиляционных проемов (см. рис. 2.19) для теплого периода года должно составлять не более 1,8, а для холодного периода – не менее 4 м. в последнем случае холодный наружный воздух, опус- каясь в рабочую зону, успевает прогреться, смешиваясь с внутренним воздухом.

Рис. 2.20. Канальная система Рис. 2.21. Дефлектор ЦАГИ:

естественной вентиляции 1 – колпак; 2 – воздуховод;

3 – диффузор; 4 – обечайка.

Вытяжная вентиляционная установка (рис. 2.22) включает устройства для забора воздуха, стальные воздуховоды (круглого или прямоугольного сечения) для транспортирования воздуха, очистное устройство и вентилятор.

Приточная установка (рис. 2.23) может состоять из устройств для забора наружного воздуха, его очистки, нагрева, увлажнения, охлаждения, а также из вентилятора, сети воздуховодов и воздухораспределительных устройств. Обычно в системах вентиляции применяют только устройства очистки, нагрева и воздухораспределения.

Рис. 2.22.Схема вытяжной Рис. 2.23. Схема приточной

вентиляционной установки: вентиляционной установки:

1 – устройство для забора воздуха; 1 – устройство для забора воздуха

2 – воздуховоды; 3 – очистное 2 – воздухоочиститель; 3 – калорифер;

устройство; 4 вентилятор. 4 – увлажнитель; 5 – воздухоохладитель;

6- вентилятор; 7 – воздуховод;

8 – устройство воздухораспределения.

Промышленностью выпускаются осевые (рис. 2.24) и центробежные вентиляторы. Осевые вентиляторы состоят из рабочего колеса – крыльчатки с лопатками, металлической обечайки цилиндрической формы и электродвигателя. Они применяются, если сопротивление вентиляционной сети составляет не более 250 Па и воздух нужно перемещать на небольшие расстояния. Каждому вентилятору присваивается номер, численно равный диаметру рабочего колеса, выраженному в дециметрах.

Рис. 2.24. Осевой вентилятор:

1 – крыльчатка; 2 – лопатки; 3 – обечайка; 4 – электродвигатель.

Системы кондиционирования делят на центральные и местные. В центральных системах кондиционер установлен вне обслуживаемых помещений. Подобная многозональная система (обслуживает несколько помещений) изображена на рис. 2.25. Она состоит из кондиционера, фильтра кондиционера, вентиляторов, оросительной камеры кондиционера и калорифера (подогревателя воздуха.

Рис. 2.25. Центральная многозольная система

кондиционирования воздуха:

1 – кондиционер; 2 – фильтр; 3 – калорифер; 4 – оросительная камера;

5 – вентилятор.

В местных системах кондиционер расположен непосредственно в обслуживаемом помещении. Обычно в этих системах применяются автономные (с встроенной холодильной машиной) кондиционеры, устанавливаемые в оконных или стеновых проемах.

Вентиляционные системы должны отвечать ряду специальных требований: не увеличивать пожарную опасность, не создавать повышенного шума, обеспечивать отвод статического электричества, вентиляторы, применяемые во взрыво- пожароопасных помещениях, должны быть выполнены из материалов, не вызывающих искрообразования.

В расчете и проектировании систем вентиляции можно выделить следующие основные этапы:

1. Выбор типа вентиляции. При решении этого вопроса руководствуются санитарными нормами, учитывают характер вредных выделений, экономические соображения.

2. Определение количества поступающих в помещение вредных выделений (избыточное тепло, влага, вредные пары, газы).

3. Определение необходимого воздухообмена, т.е. количества воздуха, которое необходимо подать в помещение или удалить из него для обеспечения заданных условий микроклимата.

4. Определение параметров технических средств, с помощью которых будет осуществляться вентиляция: сечения воздуховодов, типа и производительности вентиляторов, мощности электродвигателя для привода вентиляторов, производительности калориферов, размеров устройств для очистки воздуха, размещения воздухораспределительных устройства и др.

При естественной бесканальной вентиляции определяют площади вентиляционных проемов, а при канальной естественной вентиляции диаметр воздуховодов.

При расчете и проектировании вентиляции наиболее ответственным и сложным этапом является определение количества вредных выделений. Существующие для этого формулы носят эмпирический характер и не точны, что, естественно, вносит погрешности во все последующие расчеты. Вид формул для расчета количества вредных выделений зависит от вида этих выделений, их источников, например, для расчета количества теплоты Q_э ( в Вт), выделяемого электродвигателями, имеем:

(2.47)

где N – номинальная мощность электродвигателя, Вт; k₁ – коэффициент загрузки, равный 0,7-0,9; k₂ – коэффициент одновременности работы, равный 0,5-1; η – КПД электродвигателя при данной загрузке, η = (0,91-1) η_п, где η_п – КПД при полной загрузке, определяемый по каталогу, η_п = 0,75-0,92.

Количество теплоты Q_о, выделяемое оборудованием с электродвигателями, вычисляется по формуле

Q_o = Nk₁k₂k₃, (2.48)

где k₃ - коэффициент, учитывающий долю энергии, переходящей в теплоту при работе оборудования, и равный 0,1-1.

Количество теплоты, Q_ст, выделяемое: работающими станками в механических и сборочных цехах,

Q_ст = 0,25N, (2.49)

осветительными приборами

Q_осв = N_осв, (2.50)

людьми

Q_ч = nq, (2.51)

где n – количество людей в помещении; q – явное количество теплоты, выделяемое человеком, при температуре 20 ^оС и тяжелой работе – q ≈120 Вт, при легкой работе и той же температуре - q ≈ 90 Вт.

Теплопритоки (в Вт) от нагретых поверхностей оборудования и трубопроводов:

, (2.52)

где F_i – площади нагретых поверхностей, м²; α_i - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К); t_пi – температура i-й поверхности, ^оС; t_в - температура внутри помещения, ^оС.

Теплопритоки Q_в (в Вт) от открытых водных поверхностей:

Q_в = (4,9 + 3,5 v)(τ – t_в)F, (2.53)

где v – скорость воздуха над поверхностью воды, м/с; τ – температура воды, ^оС; F – площадь поверхности воды, м².

Количество влаговыделений G_в (в кг/с) с открытой некипящей водной поверхности определяется по формуле

(2.54)

где β = (α + 0,0362v)10^-6 – коэффициент массоотдачи, кг/м²·с·Па); а – опытный коэффициент массоотдачи, равный 0,046-0,122, большее значение а соответствует большей температуре воды; v – скорость воздуха над поверхностью испарения, м/с; F – площадь поверхности испарения, м²; Р_н1, Р_н2 - парциальные давления насыщенного водяного пара при определенной температуре воды и воздуха в помещении, Па; Р_б – барометрическое давление, Па.

Количество влаги, испаряющейся с мокрой поверхности пола (кг/с)

G_п = 1,8F(t_c – t_м)10^-6, (2.55)

где F - площадь мокрой поверхности пола, м²; t_c, t_м – температура воздуха по сухому и мокрому термометрам, ^оС.

По известным количествам вредных выделений может быть определен необходимый расход воздуха или воздухообмен. Так, если в помещении имеет место выделение избыточного явного тепла, то объем приточного вентиляционного воздуха L (в м²/ч) для ассимиляции этого тепла можно вычислить по формуле

(2.56)

где - суммарное количество избыточных тепловыделений, Вт. Избыточные тепловыделения – полные тепловыделения за вычетом количества теплоты, теряемого наружными ограждениями, отводимого с воздухом через местные отсосы, и теплопотерь на нагрев поступивших в помещение холодных материалов; с – теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж; t_ух - температура уходящего воздуха, ^оС; t_пр – температура приточного воздуха, ^оС.

Температура t_ух определяется как

t_ух = t_р.з + ψ (Н - 2), (2.57)

где t_р.з – температура воздуха в рабочей зоне (берется по нормам), ^оС; ψ - коэффициент нарастания температуры по высоте помещения, равный 0,5-1,5 ^оС/м; Н - расстояние по высоте от пола до центра вытяжных отверстий, м.

Если в помещении выделяется влага, то необходимый воздухообмен можно вычислить по формуле

(2.58)

где G – количество влаговыделей, кг/ч; d_ух и d_пр – влагосодержание уходящего и приточного воздуха, кг (на кг сухого воздуха); ρ – плотность воздуха, кг/м³.

В некоторых случаях, оговоренных в нормативных документах, необходимый воздухообмен L определяется по кратности k, показывающей, сколько раз воздух за 1 ч меняется в помещении. В таких случаях L = kV, где V – объем помещения, м³. Кроме того, расход наружного воздуха может быть определен и по нормам на 1 человека в час, которые приведены в СНиП 41-01-03 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». В частности, для общественных и административно-бытовых помещений без естественного проветривания эта норма составляет не менее 60 м³/ч, а в помещениях, где люди находятся до 3 ч непрерывно (залы совещаний, зрительные залы и др. - не менее 20 м³/ч.

Зная L и допустимые скорости движения воздуха v по воздуховодам, определяемым их сечение F (в м²):

F = L/(3600v), (2.59)

где v =6 - 12 м/с – для магистральных воздуховодов и не более 8 м/с – для ответвлений .

Движение воздуха по воздуховодам сопряжено с преодолением сопротивления трения воздуха о стенки воздуховодов и местных сопротивлений (отводы, тройники, переходы, решетки). Потери давления P на определение сопротивлений:

(2.60)

где λ – коэффициент сопротивления трению, равный

(2.61)

K – абсолютная шероховатость стенок воздуховодов, мм. Для стальных воздуховодов K = 0,1 мм; l - длина воздуховодов, м; d - диаметр воздуховодов, мм; Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений; - число Рейнольдса; ν – коэффициент кинематической вязкости, равный 15,89·10^-6 м²/с.

Для воздуховодов прямоугольной формы при расчетах по приведенным выше формулам пользуются понятием эквивалентного диаметра

d_экв = (2аb) / (a + b), (2.62)

где а и b – стороны воздуховода.

Напор H вентилятора должен быть достаточным для компенсации потерь давления Р и создания некоторого динамического давления Р_д на выходе воздуха из вентиляционной сети, т.е. Н = Р + Р_д. Величина Р_д = ρv_p² / 2, где v_p – допустимая скорость воздушной струи в рабочей зоне (в м/с).

По величинам L и Н, пользуясь специальными графиками, подбирают нужный вентилятор, стремясь к тому, чтобы КПД его был максимальным. Мощность электродвигателя (на валу) N_дв (в кВт) для привода вентилятора:

(2.63)

где L – производительность вентилятора, м³/с; Н – напор вентилятора, Па; η_в, η_п – КПД вентилятора (0,8-0,9) и привода (0,95) соответственно, k –коэффициент запаса, равный 1,05-1,15.

В некоторых вентиляционных системах для подогрева наружного воздуха используют калориферы. Подбор их заключается в определении расхода теплоты Q_в ( в Вт/ч) на подогрев воздуха и расчете поверхности нагрева калориферной установки F_к (в м²) по формулам

Q_в = сρL(t_н – t_к), (2.64)

(2.65)

где t_н, t_к – начальная (до подогрева) и конечная температуры воздуха, ^оС;

k – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м²·К;

Δt_ср – разность температур теплоносителя калорифера (пар, вода) и воздуха, ^оС.

При расчете естественной вентиляции сначала находят располагаемое давление (гравитационное или ветровое, или их сумму). При ветре давление Р_в в плоскости вентиляционных фрамуг

(2.66)

где k – аэродинамический коэффициент, равный для области повышенных давлений 0,75-0,85, пониженных – 0,4-0,45; γ_н – удельный вес наружного воздуха, Н/м³; v_в – скорость ветра, м/с.

Перепад давлений ΔР в плоскости фрамуг

ΔР = Р_в + Р_изб, (2.67)

где Р_изб – задаваемое давление на отметке пола здания.

Зная ΔР, можно определить скорость воздуха v во фрамугах:

. (2.68)

Необходимая площадь вентиляционных фрамуг рассчитывается как

F = L / (3600vμ) (2.69)

где μ – коэффициент расхода, зависящий от конструкции фрамуг и угла открытия створок, равный 0,15-0,65.

Общая величина гравитационного давления Р_г, под влиянием которого также может происходить естественный воздухообмен в производственных помещениях,

Р_г = Н (γ_н - γ_в), (2.70)

где Н – расстояние между центрами нижнего и верхнего рядов вентиляционных отверстий (см. рис. 2.19);

γ_н, γ_в- удельный вес наружного и внутреннего воздуха соответственно, Н/м³.

При канальной естественной вентиляции диаметр трубы дефлектора ЦАГИ (см. рис. 2.21 ) ориентировочно можно определить по выражению

(2.71)

где v_д – скорость воздуха в трубе дефлектора, равная половине скорости ветра, м/с.

Подбор кондиционеров осуществляют таким образом, чтобы их производительность по воздуху, холоду и теплу обеспечивала создание требуемых условий микроклимата в обслуживаемых помещениях.

Системы вентиляции и отопления обычно находятся в ведении главного механика или главного энергетика предприятия. В процессе эксплуатации этих систем следует проводить планово-предупредительные ремонты, контролировать заданные параметры воздушной среды, проводить технические испытания по оценке эффективности работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Вентиляционные установки должны иметь условные сокращенные обозначения и порядковые номера, которые наносятся краской на корпус вентилятора или на воздуховод. Например, П3 (приточная, порядковый номер 3) или В4 (вытяжная, порядковый номер 4).

Системы вентиляции и кондиционирования воздуха проходят пусконаладочные, санитарно-гигиенические, аэродинамические и приемо-сдаточные испытания. Каждая вентиляционная установка, сданная в эксплуатацию должна иметь технический паспорт, журнал эксплуатации и инструкцию по эксплуатации. Номера технических паспортов должны соответствовать номерам вентиляционных установок.

Санитарно-гигиенические испытания проводят в те периоды года, когда поступление вредных выделений в рабочую зону помещения является наибольшим. При этих испытаниях определяют параметры воздуха в рабочей зоне, исследуют воздухораспределение в помещении, составляют балансы вредных выделений.

Для оценки эффективности работы вентиляции важное значение имеют аэродинамические испытания. Их проводят с целью определения расходов воздуха через воздуховоды, давлений воздуха, значений аэродинамического сопротивления элементов системы, скорости воздуха на различных участках системы вентиляции, а также составления балансов воздуха.