Л 19 Вентиляция ПрПом 2013

Г.Ф. Несоленов. Лекция 19. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

ЛЕКЦИЯ 19. ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ – ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОЗДУШНОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ

Глоссарий:

АЭРАЦИЯ – организованный естественный воздухообмен воздуха в производственном помещении в заранее заданных или рассчитанных объѐмах и регулируемый в соответствии с внешними метеорологическими условиями.

ВЕНТИЛЯЦИЯ – комплекс взаимосвязанных устройств и процессов для создания требуемого воздухообмена в производственных помещениях.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ – воздействие, которое в той или иной форме разрушает производственную или естественную среду.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ – привнесение в воздух или образование в нѐм физических агентов, химических веществ или организмов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям.

КАЧЕСТВО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ – состояние воздушной производственной среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью.

КРАТНОСТЬ ВОЗДУХООБМЕНА – число раз сменяемости воздуха производственного помещения в единицу времени, характеризующееся отношением объѐма приточного воздуха к объѐму помещения с целью обеспечения нормируемого значения воздушной производственной среды.

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

1 ПОДДЕРЖАНИЕ КАЧЕСТВА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ ВЕНТИЛЯЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ

Любой технологический процесс сопровождается, как правило, выделением в воздух производственных помещений различных загрязнений в виде пара, пыли, тепла, аэрозолей, дымов и др. В этом случае загрязнение можно рассматривать как воздействие, которое в той или иной форме разрушает качество воздушной производственной среды.

Под загрязнением воздушной производственной среды понимается возможность привнесения в воздух или образование в нѐм физических агентов, химических веществ или организмов, неблагоприятно воздействующих на качество воздушной производственной среды или наносящих урон материальным ценностям.

Качество воздушной производственной среды рассматривается в виде состояния этой среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью.

С целью снижения влияния загрязняющих веществ на воздушную производственную среду и предупреждения заболеваний работающих на производстве предусматривают следующие мероприятия:

Организационные.

Санитарно-гигиенические.

Технико-технологические.

Организационные мероприятия включают в себя:

обучение работников правилам выполнения функциональных обязанностей и безопасным приѐмам труда на основании свойств антиципации человека и с учѐтом динамики его работоспособности;

профотбор и медицинский контроль для работы в производственной среде, характеризующейся определѐнными параметрами и обладающей требуемыми качествами;

правильная классификация источников загрязнения производственной среды по факторам риска;

инструктирование безопасным приѐмам работы и ведения операций, исключающих загрязнение производственной среды, изменяющее еѐ качество;

медицинский контроль состояния здоровья работающих;

поверка технических и измерительных средств и систем и др.

Санитарно-гигиенические мероприятия направлены:

на правильное определение санитарно-гигиенических условий на рабочем месте (РАБОЧЕЕ МЕСТО) (загрязненность, температурный и

2

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

тепловой режим, влагосодержание, скорость движения воздуха через рабочее место и др.);

санитарно-гигиеническое содержание производственных помещений в соответствии с санитарно-гигиенической характеристикой ведения технологического процесса;

рационализацию технологического процесса по вредным выбросам и различным выделениям загрязняющих веществ в воздушную среду производственных помещений (снижение концентраций вредных выбросов и выделений до предельно допустимых концентраций).

Технико-технологические мероприятия состоят:

из герметизации оборудования, исключающей попадание в воздух производственных помещений вредных выделений и выбросов;

улавливания и нейтрализации имеющихся по технологическому регламенту выбросов:

устройства вентиляционных систем и отсосов от источников загрязнения рабочего места;

из применения кондиционеров;

из уничтожения или нейтрализации неприятных запахов.

3

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды



2 ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ

Вентиляцией называется комплекс взаимосвязанных устройств и процессов для создания требуемого воздухообмена в производственных помещениях.

Вентиляция рассматривается как одно из главных условий снижения загрязненности воздуха рабочего места и производственной среды. Она относится к системе коллективной защиты работающих людей на промышленных предприятиях.

Вентиляция способствует улучшению условий труда на рабочем месте за счѐт снижения концентрации вредных веществ, выделяемых в результате ведения технологического процесса. Кроме того, вентиляционные системы снижают опасность возникновения пожаров и взрывов на производстве, так как не позволяют скапливаться вредным веществам, опасным во взрывопожарном отношении, в объѐме производственного помещения.

Вентиляция предназначена:

для создания эффективного воздухообмена в производственных помещениях;

удаления загрязнѐнного воздуха от рабочего места (местные отсосы);

поступления чистого воздуха (приточная вентиляция) и разбавления загрязнѐнного воздуха до предельно допустимых концентраций (ПДК) (приточная вентиляция, аэрация);

быстрого удаления за пределы помещения загрязнѐнного воздуха, концентрация которого достигла значений, опасных по условиям возгорания, взрыва или отравления работающих при авариях или повреждениях технологического оборудования (аварийная вентиляция);

подачи тѐплого воздуха в тамбуры, с целью предотвращения поступления холодного воздуха в производственное помещение;

разбавления воздуха, содержащего различные посторонние твѐрдые или жидкие примеси (пыль, дым, туман, газы, пары, бактерии);

поддержания в нормативных пределах содержания основных газов, составляющих собственно воздух производственного помещения;

обеспечения метеорологических параметров производственной среды: температуры, подвижности (скорость движения), теплового комфорта.

Для того чтобы вентиляция выполняла свои основные функции необходимо правильно подобрать вентилятор и установить вентиляционную систему в производственном помещении.

Выбор вентиляции зависит:

от особенности технологического процесса;

типа производственного здания;

4

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

–основа обеспечения качества воздушной производственной среды

характера производства по вредным выделениям в производственную среду;

характеристики производственной среды в аварийных условиях и чрезвычайных ситуациях;

способа подвода и удаления воздуха;

методов и способов очистки воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него.

Требования к созданию и поддержанию качества воздушной среды в производственных помещениях предусматривают применение приточной, вытяжной или смешанной (комбинированной) вентиляции, а в случаях резкого и значительного загрязнения – аварийной вентиляции.

В зависимости от особенностей промышленных объектов и производственных помещений вентиляция рассчитывается на весь объѐм (общеобменная) и на отдельные узлы (рабочие места) помещения (местная). Выбор вентиляции по еѐ эффективности обеспечивается за счѐт выполнения следующих требований:

Обеспечение условий превышения объѐма приточного воздуха над объѐмом удаляемого воздуха на (10-15) %.

Правильное размещение приточных и вытяжных каналов по всему помещению, обеспечивающих эффективное перемешивание воздуха производственного помещения и не допускающих перемещение загрязнѐнного воздуха через незагрязнѐнные рабочие места.

Невозможность перегрева и переохлаждения работающих людей перемещающимися воздушными потоками.

Отсутствие других опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) (вибрации, шума, попадание в вентиляционные системы осадков (дождя, снега, града)).

Выполнение условий пожаровзрывобезопасности.

Простота монтажа вентиляционных систем.

Надѐжность, экологичность и экономичность при эксплуатации.

Лѐгкость в обслуживании при эксплуатации и ремонте.

Вентиляция подразделяется на естественную и механическую вентиляцию.

2.1 Естественная вентиляция

Естественная вентиляция, как правило, организуется в помещениях, в которых производственная среда мало загрязняется и предназначена для проветривания помещений в основном в тѐплый период года, а также в цехах со значительными тепловыделениями и в производственных помещений большого объѐма. Естественный воздухообмен осуществляется через

5

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

открытые окна и световые фонари за счѐт теплового и ветрового напора (рис.

2.1).

H2

F2

+

Уровень равных давлений

-

F1

H1

Рис. 2.1. Схема организации естественного воздухообмена (аэрации) здания

Тепловое давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образуется в результате разности температуры наружного и внутреннего воздуха и регулируется величиной площади фрамуг в зависимости от их открытия.

Разность этих давлений на одном и том же уровне называется избыточным внутренним давлением pизб. Оно может быть как положительным, так и отрицательным.

При отрицательном значении ризв. (превышении наружного давления над внутренним) воздух поступает внутрь помещения, а при положительном значении pизб. (превышении внутреннего давления над наружным) воздух выходит из помещения. При pизб. = 0 движение воздуха через отверстия в наружном ограждении отсутствует.

Нейтральная зона в помещении (где ризб. = 0) может быть только в результате одних теплоизбытков; при ветре с теплоизбытками она резко смещается вверх и исчезает.

Расстояния нейтральной зоны от середины вытяжного и приточного отверстия обратно пропорциональны квадратам площадей этих отверстий. При F1 = F2 h1 = h2 = h / 2, где F1, F2 – площади, соответственно, входных и выпускных отверстий, м2; h1, h2 – высоты расположения уровня равных давлений, соответственно, от входного до выпускного отверстий, м.

К преимуществам естественной вентиляции можно отнести:

6

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

–основа обеспечения качества воздушной производственной среды

нормальный состав и состояние воздушной среды обеспечивается без специальных устройств;

создание огромных воздухообменов без затрат на устройство механической вентиляции;

не требуется монтажа дополнительного оборудования и расхода электроэнергии (сохранение окружающей среды.

2.1.1 Расчёт естественной вентиляции

По распределению теплового потока в здании можно определить величину гравитационной составляющей теплового напора:

Hгр H1 H2;

где н и ср. п – плотность наружного воздуха и среднее значение плотности воздуха в помещении соответственно. Среднее значение плотности воздуха в помещении рассчитывается по средней температуре воздуха помещения:

tср. п tРЗ t уд , 2

где tРЗ и tуд – температура рабочей зоны и удаляемого из неѐ воздуха, C.

Ветровой напор рассчитывается по уравнению:

где – аэродинамический коэффициент; для наветренной стороны здания принимает значения 0,70-0,85, для подветренной – (минус 0,30-0,45);

Vв – скорость ветра, м / с,

н – плотность наружного воздуха; рассчитывается для соответствующей температуры и атмосферного давления.

2.1.2 Расчёт аэрации

Аэрация представляет собой организованный естественный воздухообмен воздуха в производственном помещении в заранее заданных или рассчитанных объѐмах и регулируемый в соответствии с внешними метеорологическими условиями.

7

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

Аэрация, как правило, осуществляется в цехах, в которых в результате ведения технологического процесса выделяется большое количество тепла.

Расчѐт аэрации сводится к следующему:

1.Задаются площадью проходного сечения верхней фрамуги Fфр. или бокового оконного проѐма Fпр..

2.Зная потребный воздухообмен L по тепловыделениям, определяют скорость через выбранное сечение по уравнению, например, для фрамуги:

где – коэффициент расхода, зависящий от угла раскрытия фрамуги; значения этого коэффициента лежат в диапазоне 0,15-0,65.

3. Рассчитывают тепловые потери в фрамуге:

Вначале находится величина гравитационного напора. Для его определения принимается ср. п по температуре, рассчитанной по выражению:

t уд tн (10-15), C,

где tн – температура вне помещения, С.

5. Определяется избыточный тепловой напор в оконном проѐме:

Ориентировочное количество воздуха, выходящего из помещения через 1 м2 площади отверстия, с учѐтом только теплового давления и при условии равенства площадей оконных проѐмов и фонарей и коэффициенте расхода = 0,6 можно определить по упрощенной зависимости:

8

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

L 420 H t,

где L – количество воздуха, м3 / ч;

H – расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м;t – разность температур: средней (по высоте) и наружной, C.

Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наветренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных сторонах разрежение.

Ветровое давление на поверхности ограждения находят по выражению:

pв αв V ρ , 2

где – аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на рассматриваемом участке ограждения или кровли.

К недостаткам аэрации следует отнести:

невозможность очистки как приточного, так и удаляемого из помещения воздуха;

в тѐплый период года, особенно в летнее время эффективность аэрации сильно зависит от температуры наружного воздуха, так как еѐ значения приближаются к значениям температуры воздуха в производственном помещении и особенно сильно это проявляется при скорости ветра, близкой к нулю (ветер отсутствует);

эффективность аэрации сильно зависит от расположения фрамуг и оконных проѐмов здания по отношению к распределению ветрового давления;

возможность образование «застойных» (трудно проветриваемых) зон, создающих тот или иной вид опасности, в том числе и увеличение вероятности образования взрывов в случае наличия статического электричества.

2.1.3Расчёт естественной вытяжки вытяжного шкафа

Для удаления из шкафа избытков тепла или вредных примесей естественным путѐм необходимо наличие подъѐмной силы, которая возникает, когда температура воздуха в шкафу превышает температуру воздуха в помещении. Удаляемый воздух должен иметь достаточный запас энергии для преодоления аэродинамического сопротивления на пути от входа в шкаф до места выброса в атмосферу.

9

Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений

– основа обеспечения качества воздушной производственной среды

Объѐмный расход воздуха, удаляемого из вытяжного шкафа при естественной вытяжке (рис. 2.2), (м3 / ч) определяется:

L 114 3 h Q F2 ,

где h – высота открытого проѐма шкафа, м;

Q – количество тепла, выделяемого в шкафу, ккал / ч;

F– площадь открытого (рабочего) проѐма шкафа, м2.

Необходимая высота вытяжной трубы рассчитывается:

где – сумма всех сопротивлений прямой трубы на пути движения воздуха; d – диаметр прямой трубы, м (предварительно задаѐтся).

Рис 2.2. Схема вытяжного шкафа с естественной вытяжкой

2.2 Механическая вентиляция

Как правило, в производственных зданиях применяется вентиляция с механическим побуждением воздуха, которое достигается при помощи центробежных и осевых компрессоров (вентиляторов). Она обеспечивает поступление в помещение наружного воздуха, ре-циркуляционным методом или их смесью.

Преимуществами механической вентиляции является всѐ то, что негативно характеризует естественную вентиляцию, в том числе, и аэрацию.

Для устранения дополнительных факторов опасности в виде вибрации и шума, вентиляторы механической вентиляции, как правило, размещают за

10