2.3.3. Искусственная вентиляция

Искусственная (механическая) вентиляция, в отличие от естественной, предоставляет возможность очищать воздух перед его выбросом в атмосферу, улавливать вредные вещества непосредственно около мест их образования, обрабатывать приточный воздух (очищать, подогревать, увлажнять), более целенаправленно подавать воздух в рабочую зону. Кроме того, механическая вентиляция позволяет организовывать воздухозабор в наиболее чистой зоне территории предприятия и даже за её пределами.

Общеобменная вентиляция обеспечивает создание необходимого микроклимата и чистоту воздушной среды во всём объёме рабочей зоны помещения. Она применяется для удаления избыточного тепла при отсутствии значительных токсических выделений, а также в случаях, когда характер технологического процесса и особенности производственного оборудования исключают возможность использования местной вытяжной вентиляции.

Приточная вентиляция. Схема приточной механической вентиляции (рис. 2.3) включает: воздухозаборное устройство 1; фильтр для очистки воздуха 2; калорифер 3; вентилятор 5; сеть воздуховодов 4 и приточные патрубки с насадками 6. Если нет необходимости в подогреве приточного воздуха, то его пропускают непосредственно в производственное помещение по обводному каналу 7.

Рис. 2.3. Схема приточной вентиляции

Воздухозаборные устройства необходимо располагать в местах, где воздух не загрязнён пылью и газами. Они должны находиться не ниже 2 м от уровня земли, а от выбросных шахт вытяжной вентиляции: по вертикали – не ниже 6 м и по горизонтали – не ближе 25 м.

Приточный воздух направляется в помещение, как правило, рассеянным потоком, для чего используются специальные насадки.

Вытяжная и приточно-вытяжная вентиляция. Вытяжная вентиляция (рис. 2.4) состоит из очистительного устройства 1, вентилятора 2, центрального 3 и отсасывающего воздуховодов 4.

Рис. 2.4. Схема вытяжной вентиляции

Воздух после очистки необходимо выбрасывать на высоте не меньше чем 1 м над коньком крыши. Запрещается делать выбросные отверстия непосредственно в окнах.

В условиях промышленного производства наиболее распространена приточно-вытяжная система вентиляции с общим притоком в рабочую зону и местной вытяжкой вредных веществ непосредственно от мест их образования.

В производственных помещениях, где выделяется значительное количество вредных газов, паров, пылей, вытяжка должна быть на 10% большей чем приток, чтобы вредные вещества не вытеснялись в смежные помещения с меньшей вредностью.

В системе приточно-вытяжной вентиляции возможно использование не только наружного воздуха, но и воздуха самих помещений после его очистки. Такое повторное использование воздуха помещений называется рециркуляцией и осуществляется в холодный период года для экономии тепла, необходимого для подогрева приточного воздуха.

Местная вентиляция.

Местная вентиляция может быть приточной и вытяжной. Местная приточная вентиляция, при которой осуществляется концентрированная подача приточного воздуха заданных параметров (температуры, влажности, скорости движения), выполняется в виде воздушных душей, воздушных и воздушно-тепловых завес.

Воздушные души используются для предотвращения перегрева рабочих в горячих цехах, а также для образования так называемых воздушных оазисов.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы предназначены для предотвращения проникновения в помещение значительных масс холодного воздуха при необходимости частого открывания дверей или ворот. Воздушная завеса создаётся струёй воздуха, которая направляется из узкой длинной щели под некоторым углом навстречу потоку холодного воздуха. Канал с щелью размещается сбоку или внизу ворот.

Местная вытяжная вентиляция осуществляется при помощи местных вытяжных зонтов, всасывающих панелей, вытяжных шкафов, бортовых отсосов (рис. 2.5) и других устройств.

Рис. 2.5. Примеры местной вытяжной вентиляции:

а – вытяжной зонт; б – всасывающая панель;

в – вытяжной шкаф с комбинированной вытяжкой; г – бортовой отсос с передувом

В случаях, когда источник производственных вредностей можно поместить внутри пространства, ограниченного стенками, местную вытяжную вентиляцию устраивают в виде вытяжных шкафов, фасонных укрытий, вытяжных камер. Если по условиям технологии или обслуживания источник вредных выделений нельзя изолировать, тогда, как правило, устанавливают вытяжной зонт или всасывающую панель. При этом поток воздуха, который удаляется, не должен проходить через зону дыхания рабочего.

Отдельным случаем местного вытяжного отсоса открытого типа являются бортовые отсосы, которыми оборудуют ванны (гальванические, травильные) или другие ёмкости с токсическими жидкостями, поскольку необходимость использовать при их загрузке подъёмно-транспортного оборудования делает невозможным использование вытяжных зонтов и всасывающих панелей. При ширине ванны 1 м и больше необходимо устанавливать бортовой отсос с передувом (рис. 2.5, г), у которого с одной стороны ванны воздух отсасывается, а с другой – нагнетается.

Методы расчёта систем искусственной вентиляци.

Основная цель расчёта общеобменных систем искусственной вентиляции – определить количество воздуха, которое необходимо подать и удалить из помещения. При расчёте вентиляции в цехах воздухообмен, как правило, определяют расчётным путём по конкретным данным о количестве вредных выделений (тепла, влаги, паров, газов).

Для цехов, где выделяются вредные вещества, воздухообмен определяют по количеству вредных газов, паров, пыли, которые поступают в рабочую зону, с целью разбавления их приточным воздухом до предельно допустимых концентраций:

, (м³/ч), (2.7)

где – количество вредных выделений в цехе, мг/ч; – предельно допустимая концентрация вредных выделений в воздухе цеха, мг/м³; – концентрация вредных выделений в приточном воздухе, мг/м³.

Для цехов с выделением избыточного тепла количество приточного воздуха определяется из условия ассимиляции этого тепла:

, (2.8)

где – избыточное тепло в цехе, кДж/ч;– удельная теплоёмкость воздуха при постоянном давлении, равная 1 кДж/кг К;– плотность приточного воздуха, кг/м³; – температура воздуха, удаляемого из цеха;– температура приточного воздуха.

Для цехов с влаговыделением воздухообмен определяют по избыткам влаги:

, (2.9)

где – масса водяных паров, выделяемых различными источниками в помещении, Г/ч; – плотность приточного воздуха, кг/м3; – влагосодержание воздуха, удаляемого из цеха, г/кг; – влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

Для помещений, где вредные выделения отсутствуют (или количество их незначительно) приток (вытяжку) воздуха можно определить по кратности воздухообмена () – отношения объёма вентиляционного воздуха(м³/час) к объёму помещения (м³):

. (2.10)

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа необходимо поменять весь объём воздуха в данном помещении для создания нормальных условий воздушной среды. Определив по справочнику кратность воздухообмена при известном объёме помещения, можно рассчитать объём приточного воздуха или вытяжки.

Для помещений, в которых отсутствуют вредные выделения и избыточное тепло и нет необходимости в создании метеорологического комфорта, можно использовать формулу:

, (2.11)

где – минимальная подача воздуха на одного работающего в соответствии с санитарными нормами (при объёме помещения на одного работающего до 20 м³ – 30 м³/ч, а при объёме больше 20 м³ – 20 м³/ч); –количество работающих в помещении.

При расчёте местной вытяжной вентиляции количество воздуха, удаляемое местным отсосом (зонт, панель, шкаф), можно определить по формуле:

, (м³/ч), (2.12)

где – площадь сечения отверстия местного отсоса, м²; – скорость движения удаляемого воздуха в этом отверстии (принимается от 0,5 до 1,7 м/с в зависимости от токсичности и летучести газов и паров).

Кондиционирование воздуха

Кондиционирование воздуха – это создание и автоматическое поддержание в помещениях постоянных или изменяющихся по программе определённых метеорологических условий, наиболее благоприятных для работающих или требуемых для нормального протекания технологического процесса. Кондиционирование воздуха может быть полным и неполным. Полное кондиционирование воздуха предусматривает регулирование температуры, влажности, подвижности и чистоты воздуха, а также в ряде случаев возможность его дополнительной обработки (обеззараживания, ароматизации, ионизации). При неполном кондиционировании регулируется только часть параметров воздуха.

Кондиционер (рис. 2.6) состоит из трёх основных частей: отделения смешения воздуха, промывной камеры и отделения второго подогрева. В отделении смешения наружный воздух смешивается в определённых соотношениях с воздухом из помещений, а в холодный период года подогреваются калорифером первого подогрева. В промывной камере воздух очищается, увлажняется и охлаждается (в тёплый период) водой, распыляемой форсунками. В отделении второго подогрева очищенный воздух вновь подогревается калорифером, его относительная влажность снижается до заданной, после чего воздух при помощи вентилятора направляется по воздуховоду в помещения.

Рис. 2.6. Принципиальная схема центрального кондиционера:

1 – камера; 2 – воздушный фильтр; 3 – калорифер первичного подогрева; 4 – каплеотделитель; 5 – промывная камера; 6 – форсунки; 7 – камера второго подогрева; 8 – калорифер

Системы кондиционирования оборудуются специальными приборами, которые автоматически регулируют на заданные условия необходимые параметры воздуха и связанных с ним теплоносителя и хладоносителя.

Системы отопления

Системы отопления представляют собой комплекс элементов, необходимых для обогрева помещений в холодный период года. Основными элементами систем отопления являются источники тепла, теплопроводы, нагревательные приборы (радиаторы). Теплоносителями могут быть нагретая вода, пар или воздух.

Системы отопления подразделяют на местные и центральные.

К местным относится печное и воздушное отопление, а также отопление местными газовыми и электрическими устройствами. Местное отопление применяется, как правило, в жилых и бытовых помещениях, а также в небольших производственных помещениях малых предприятий.

К системам центрального отопления относятся: водяное, паровое, панельное, воздушное, комбинированное.

Водяная и паровая системы отопления в зависимости от давления пара или температуры воды могут быть низкого давления (давление пара до 70 кПа или температура воды до 100 ) и высокого давления (давление пара больше 70 кПа или температура воды более 100).

Водяное отопление низкого давления отвечает основным санитарно-гигиеническим требованиям и поэтому широко используется на многих предприятиях различных отраслей промышленности. Основные преимущества этой системы: равномерность нагрева помещения; возможность централизованного регулирования температуры теплоносителя (воды); отсутствие запаха гари, при оседании пыли на радиаторы; поддержание относительной влажности воздуха на соответствующем уровне (воздух не пересушивается); исключение ожогов от нагревательных приборов; пожарная безопасность.

Основной недостаток системы водяного отопления – возможность её замерзания при отключении в зимний период, а также медленный нагрев больших помещений после длительного перерыва в отоплении.

Паровое отопление имеет ряд санитарно-гигиенических недостатков. В частности, вследствие перегрева воздуха снижается его относительная влажность, а органическая пыль, оседавшая на нагревательных приборах, подгорает, вызывая запах гари. Кроме того, существует опасность пожаров и ожогов. Учитывая вышеуказанные недостатки не допускается применение парового отопления в пожароопасных помещениях и помещениях со значительным выделением органической пыли.

Панельное отопление целесообразно применять в административно-бытовых помещениях. Оно действует благодаря отдаче тепла строительными конструкциями, в которых вмонтированы специальные нагревательные приборы (трубы, по которым циркулирует вода), или электронагревательные элементы.

Основные недостатки: относительно высокие первоначальные расходы на устройство и трудность ремонта при эксплуатации.

Воздушное отопление может быть центральным и местным. Основные преимущества этой системы отопления: быстрый тепловой эффект в помещении при включении системы; отсутствие в помещении нагревательных приборов; возможность использования в летний период для охлаждения и вентиляции помещений; экономичность, особенно если это отопление совмещено с общеобменной вентиляцией.

При выборе системы отопления предприятий необходимо учитывать санитарно-гигиенические, производственные, эксплуатационные и экономические факторы. Необходимо отметить, что достаточно эффективной считается комбинированная система отопления (центральное воздушное отопление, совмещённое с общеобменной вентиляцией и водяное низкого давления).