11

Тема 1 Проектирование общеобменной вентиляции производственных помещений

Вентиляция – это организованный воздухообмен в производственных помещениях, предназначенный для обеспечения заданных параметров микроклимата и чистоты воздуха.

Общеобменную вентиляцию устраивают в случаях, когда вредные выделения образуются во всем объеме помещения. Общеобменная вентиляция бывает естественной и механической. При естественной вентиляции воздухообмен происходит под действием теплового или ветрового напора без воздуховодов и вентиляторов, а также без предварительной обработки входящего в помещение воздуха (т.е. без очистки, охлаждения, подогрева воздуха и т.п.). При механической вентиляции воздух подается в помещение и удаляется из помещения при помощи вентиляторов и воздуховодов, при этом возможна обработка входящего приточного воздуха (т.е. очистка от пыли и вредных веществ, его охлаждения, нагрева, увлажнения и т.п.).

Таким образом, при общеобменной вентиляции имеются специальные устройства для подачи чистого и свежего воздуха, а также для удаления загрязненного. При естественной вентиляции – это приточные и вытяжные окна, при механической – это воздуховоды. Размеры этих устройств необходимо определить при проектировании вентиляции.

Основные нормативные документы по вентиляции:

1. ДНАОП 0.03–3.01–71 Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий (СН245–71).

2. СНиП 2.04.05–86 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

Порядок проектирования вентиляции

1. Определение количества вредностей, которые выделяются в производственном помещении.

Это количество вредностей определяют как по экспериментальным данным, так и по известным методикам [1, 2, 3].

В зависимости от вида вредностей применяются различные методики. Для примера рассмотрим два вида вредностей.

При выделении тепла от наружной поверхностей оборудования

(1.1)

где Q– количество тепла, выделяющегося в помещении, Дж/с;

 – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К);

F_т– площадь теплоотдающей поверхности оборудования, м²;

t_н– наружная температура стенки оборудования,С;

t_о – температура окружающего воздуха, С.

При испарении вредных веществ с открытых поверхностей

G=WF_и, кг/с (1.2)

где G– масса вредных веществ, выделяющихся в помещении, кг/с;

W– интенсивность испарения веществ с поверхности, кг/(см²);

F_и – площадь испарения, м².

2. Определение необходимого воздухообмена, т.Е. Такого количества подаваемого воздуха в помещение, при котором будет обеспечено соблюдение санитарных норм.

Рассмотрим несколько вариантов расчета.

При выделении вредных веществ в производственном помещении определяют необходимый воздухообмен исходя из равенства массы вредностей в помещении и в удаляемом из помещения воздухе. Это условие можно представить в виде материального баланса

G+Lq_пр=Lq_уд, (1.3)

где G– масса вредных веществ, выделяющихся в помещении, мг/ч;

L– необходимый воздухообмен, м³/ч;

q_пр, – концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м³;

q_уд, – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м³.

Тогда

м³/ч (1.4)

Для обеспечения санитарных норм в помещении принимают

q_уд=q_ПДК,

где q_ПДК – предельно-допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (по ГОСТ 12.1.005-88), мг/ м³.

Поэтому

м³/ч (1.5)

Если наружный воздух не содержит вредностей, то

мг/м³(1.6)

Если в помещении выделяются несколько неоднонаправленного действия вредные вещества, то определяют необходимый воздухообмен для каждого вещества в отдельности, а дальнейший расчет системы вентиляции ведут для наибольшей величины из ряда полученных значений необходимого воздухообмена.

Если в помещении выделяются несколько вредных веществ однонаправленного действия, то определяют необходимый воздухообмен для каждого вещества в отдельности, а дальнейший расчет системы вентиляции ведут по их сумме.

При выделении тепла в производственном помещении определяют необходимый воздухообмен исходя из равенства выделяемого тепла в помещении и удаляемого вентиляцией.

Это условие можно представить в виде теплового баланса

cmt_пр+ Q_изб=cmt_уд, (1.7)

где c– теплоемкость воздуха, кДж/(кгК);

m– масса воздуха, подаваемого в помещение, кг/ч;

Q_изб, – избыточное количество тепла, т.е. разность между его приходом и уходом, кДж/ч;

t_пр и t_уд – соответственно температура приточного и удаляемого воздуха, С.

Решая уравнение, получим

кг/ч (1.8)

Учитывая соотношение между массой воздуха и объемом

кг/м³

получим

м³/ч (1.9)

где _п – плотность приточного воздуха, кг/м³.

В связи с тем, что общеобменная вентиляция должна обеспечить допустимую температуру воздуха на рабочих места, то

t_уд=t_р.з. + t(H– 2), (1.10)

где t_р.з.– допустимая температура воздуха в рабочей зоне в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88,С;

H– высота производственного помещения, м;

t– температурный градиент по высоте помещения,С/м;

2 – высота рабочей зоны, м.

Обычно принимают t= 2–5С/м.

Если в помещении выделяются пары воды, то необходимый воздухообмен для их удаления можно определить по формуле

, м³/ч (1.11)

где G_вп– масса паров воды, выделяющихся в помещении, г/ч;

d_уд и d_пр – соответственно влагосодержание удаляемого и приточного воздуха, г/кг.

Если неизвестно количество вредных выделений и их виды, то общеобменную вентиляцию рассчитывают по кратности воздухообмена.

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении и равна отношению объема проходящего через помещение воздуха к объему этого помещения.

К = L/V, 1/ч (1.12)

где L– расход воздуха на вентиляцию, м³/ч;

V – объем производственного помещения, м³.

Нормами вентиляции установлена кратность воздухообмена для всех бытовых помещений, а также для помещений вспомогательного и производственного назначения К = 1 – 10. Для взрывоопасных помещений К 6.

При заданной кратности воздухообмена необходимый воздухообмен равен

L= КV, м³/ч (1.13)

Если невозможно в производственном помещении организовать естественное проветривание (например, пост управления в сталеплавильном цехе), то согласно ДНАОП 0.03-3.01-71 в данном помещении необходимо обеспечить воздухообмен не менее 60 м³/ч на одного работающего.

Необходимый воздухообмен для данного типа помещений можно определить по формуле

L= 60N, м³/ч (1.14)

где N – число работающих в данном помещении.