Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции. Система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией. Разность давлений обусловлена разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха (гравитационное давление, или тепловой напор?Рт) и ветровым напором?Рв, действующим на здание. Расчетный тепловой напор (Па)

Рт = gh(н - в),

где g-ускорение свободного падения, м/с2; h-вертикальное расстояние между центрами приточного и вытяжного отверстий, м; рни р^ -плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м.

При действии ветра на поверхностях здания с подветренной стороны образуется избыточное давление, на заветренной стороне - разряжение. Распределение давлений по поверхности зданий и их величина зависят от направления и силы ветра, а также от взаиморасположения зданий. Ветровой напор (Па)

где kn„ - коэффициент аэродинамического сопротивления здания; значение kn не зависит от ветрового потока, определяется эмпирическим путем и для геометрически подобных зданий остается постоянным; WВ -скорость ветрового потока, м/с.

Неорганизованная естественная вентиляция -инфильтрация, или естественное проветривание - осуществляется сменой воздуха в помещениях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давления снаружи и внутри помещения. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов-силы и направления ветра, температуры воздуха внутри и снаружи здания, вида ограждений и качества строительных работ. Инфильтрация может быть значительной для жилых зданий и достигать 0,5...0,75 объема помещения в час, а для промышленных предприятий до 1...1.5. ч-1.

Для постоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддержания чистоты воздуха в помещении, необходима организованная вентиляция. Организованная естественная вентиляция может быть вытяжной без организованного притока воздуха (канальная) и приточно-вытяжной с организованным притоком воздуха (канальная и бесканальная аэрация). Канальная естественная вытяжная вентиляция без организованного притока воздуха (рис.1.6) широко применяется в жилых и административных зданиях. Расчетное гравитационное давление таких систем вентиляции определяют при температуре наружного воздуха +5 ?С, считая, что все давление падает в тракте вытяжного канала, при этом сопротивление входу воздуха в здание не учитывается. При расчете сети воздуховодов прежде всего производят ориентировочный подбор их сечений исходя из допустимых скоростей движения воздуха в каналах верхнего этажа 0,5...0,8 м/с, в каналах нижнего этажа и сборных каналах верхнего этажа 1,0 м/с и в вытяжной шахте 1...1.5. м/с.

Для увеличения располагаемого давления в системах естественной вентиляции на устье вытяжных шахт устанавливают насадки -дефлекторы (рис.1.7). Усиление тяги происходит благодаря разрежению, возникающему при обтекании дефлектора ЦАГИ. Разрежение, создаваемое дефлектором, и количество удаляемого воздуха зависят от скорости ветра и могут быть определены с помощью номограмм.

Рис.1.8. Схема аэрации промышленного здания

Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей. Воздухообмен в помещении регулируют различной степенью открывания фрамуг (в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра). Как способ вентиляции аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями (прокатных цехах, литейных, кузнечных). Поступление наружного воздуха в цех в холодный период года организуют так, чтобы холодный воздух не попадал в рабочую зону. Для этого наружный воздух подают в помещение через проемы, расположенные не ниже 4,5 м от пола (рис.1.8), в теплый период года приток наружного воздуха ориентируют через нижний ярус оконных проемов (А = 1,5...2 м).

При расчете аэрации определяют требуемую площадь проходного сечения проемов и аэрационных фонарей для подачи и удаления необходимого количества воздуха. Исходными данными являются конструктивные размеры помещений, проемов и фонарей, величины теплопродукции в помещении, параметры наружного воздуха. Согласно СНиП 2.04.05-91 расчет рекомендуется выполнять на действие гравитационного давления. Ветровой напор надлежит учитывать только при решении вопросов защиты вентиляционных проемов от задувания. При расчете аэрации составляют материальный (по воздуху) и тепловой баланс помещения:

где Gnpi и Gвытi-масса поступающего и удаляемого воздуха, обладающего теплоемкостью Ср и температурой t.

Основным достоинством аэрации является возможность осуществлять большие воздухообмены без затрат механической энергии. К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повышения температуры наружного воздуха и, кроме того, поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побудителей, называется механической вентиляцией.

Рис.1.9.

а - LB>Lnp. Р1

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; подвергать вводимый в помещение воздух предварительной очистке, осушке или увлажнению, подогреву или охлаждению; организовывать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; улавливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу. К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и эксплуатации ее и необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

Системы механической вентиляции подразделяются на общеобменные, местные, смешанные, аварийные и системы кондиционирования.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений. Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению. Обычно объем воздуха Lпр, подаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объему воздуха LB, удаляемого из помещения. Однако в ряде случаев возникает необходимость нарушить это равенство (рис.1.9). Так, в особо чистых цехах электровакуумного производства, для которых большое значение имеет отсутствие пыли, объем притока воздуха делается больше объема вытяжки, за счет чего создается некоторый избыток давления в производственном помещении, что исключает попадание пыли из соседних помещений. В общем случае разница между объемами приточного и вытяжного воздуха не должна превышать 10...15%.

Существенное влияние на параметры воздушной среды в рабочей зоне оказывают правильная организация и устройство приточных и вытяжных систем.

Воздухообмен, создаваемый в помещении вентиляционными устройствами, сопровождается циркуляцией воздушных масс в несколько раз больших объема подаваемого или удаляемого воздуха. Возникающая циркуляция является основной причиной распространения и перемешивания вредных выделений и создания в помещении разных по концентрации и температуре воздушных зон. Так, приточная струя, входя в помещение, вовлекает в движение окружающие массы воздуха, в результате чего масса струи в направлении движения будет возрастать, а скорость падать. При истечении из круглого отверстия (рис.1.10) на расстоянии 15 диаметров от устья скорость струи составит 20% от первоначальной скорости Vo, а объем перемещающегося воздуха увеличится в 4,6 раза.

Скорость затухания движения воздуха зависит от диаметра выпускного отверстия do: чем больше do, тем медленнее затухание. Если нужно быстрее погасить скорость приточных струй, подаваемый воздух должен быть разбит на большое число мелких струй.

Существенное влияние на траекторию струи оказывает температура приточного воздуха: если температура приточной струи выше температуры воздуха помещения, то ось загибается вверх, если ниже, то вниз при изотермическом течении она совпадает с осью приточного отверстия.

К всасывающему отверстию (вытяжная вентиляция) воздух натекает со всех сторон, вследствие чего и падение скорости происходит весьма интенсивно (рис.1.11). Так, скорость всасывания на расстоянии одного диаметра от отверстия круглой трубы равна 5% Vo.

Циркуляция воздуха в помещении и соответственно концентрация примесей и распределение параметров микроклимата зависит не только от наличия приточных и вытяжных струй, но и от их взаимного расположения. Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху-вверх (рис.1.12, а); сверху -вверх (рис.1.12, б); снизу -вверх (рис.1.12, в); снизу - вниз (рис.1.12, г). Кроме этих схем применяют комбинированные. Наиболее равномерное распределение воздуха достигается в том случае, когда приток равномерен по ширине помещения, а вытяжка сосредоточена.

При организации воздухообмена в помещениях необходимо учитывать и физические свойства вредных паров и газов и в первую очередь их плотность. Если плотность газов ниже плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха происходит в верхней зоне, а подача свежего-непосредственно в рабочую зону. При выделении газов с плотностью большей плотности воздуха из нижней части помещения удаляется 60. .70% и из верхней части 30...40% загрязненного воздуха. В помещениях со значительными выделениями влаги вытяжка влажного воздуха осуществляется в верхней зоне, а подача свежего в количестве 60% -в рабочую зону и 40% -в верхнюю зону.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции (рис.1.13): приточная, втяжная, приточно-вытяжная и системы с рециркуляцией. По приточной системе воздух подается в помещение - после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или в другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.

Установки приточной вентиляции (рис.1.13, а) обычно состоят из следующих элементов: воздухозаборного устройства 1 для забора чистого воздуха; воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение, фильтров 3 для очистки воздуха от пыли, калориферов 4, в которых подогревается холодный наружный воздух; побудителя движения 5, увлажнителя-осушителя 6, приточных отверстий или насадков 7, через которые воздух распределяется по помещению. Воздух из помещения удаляется через неплотности ограждающих конструкций.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из помещения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное помещение. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, если вредные выделения данного помещения не должны распространяться на соседние, например, для вредных цехов, химических и биологических лабораторий.

Установки вытяжной вентиляции (рис.1.13,6) состоят из вытяжных отверстий или насадков 8, через которые воздух удаляется из помещения; побудителя движения 5; воздуховодов 2, устройств для очистки воздуха от пыли или газов 9, устанавливаемых для защиты атмосферы, и устройства для выброса воздуха 10, которое располагается на 1...1.5. м выше конька крыши. Чистый воздух поступает в производственное помещение через неплотности в ограждающих конструкциях, что является недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.

Приточно-вытяжная вентиляция - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной; системы работают одновременно.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией (рис.1.13, в). В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения П вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапанами 11 и 12. Свежая порция воздуха в таких системах обычно составляет 20...10% общего количества подаваемого воздуха. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности и концентрация их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 30% ПДК. Применение рециркуляции не допускается и в том случае, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выраженные неприятные запахи.

Отдельные установки общеобменной механической вентиляции могут не включать всех указанных выше элементов. Например, приточные системы не всегда оборудуются фильтрами и устройствами для изменения влажности воздуха, а иногда приточные и вытяжные установки могут не иметь сети воздуховодов.

Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции производят исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты, влаги и вредных веществ. Для качественной оценки эффективности воздухообмена применяют понятие кратности воздухообмена kв - отношение объема воздуха, поступающего в помещение в единицу времени L (м3/ч), к объему вентилируемого помещения Vn (м3). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть значительно больше единицы.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. Отсутствие вредных выделений -это такое их количество в технологическом оборудовании, при одновременном выделении которых в воздухе помещения концентрация вредных веществ не превысит предельно допустимую. В производственных помещениях с объемом воздуха на каждого работающего Vni<20 м3 расход воздуха на одного работающего Li должен быть не менее 30 м /ч. В помещении с Vпi ==20...40 м3 L пi - 20 м3/4. В помещениях с Vni>40 м3 и при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывают. В случае отсутствия естественной вентиляции (герметичные кабины) расход воздуха на одного работающего должен составлять не менее 60 м3/ч.

Необходимый воздухообмен для всего производственного помещения в целом

где n -число работающих в данном помещении.

При определении потребного воздухообмена для борьбы с теплоизбытками составляют баланс явной теплоты помещения:

Qизб + Gпрcрtпр + Gвcрtух = 0,

где? Qизб-избытки явной теплоты всего помещения, кВт; GпрСрtпр и GBCptyx -теплосодержание приточного и удаляемого воздуха, кВт; Ср - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг °С); tnp и tух-температура приточного и уходящего воздуха, °С.

В летнее время вся теплота, которая поступает в помещение, является суммой теплоизбытков. В холодный период года часть тепловыделений в помещении расходуется на компенсацию теплопотерь

где б т -тепловыделения в помещении, кВт; Z б пот-потери теплоты через наружные ограждения, кВт.

Температура наружного воздуха в теплый период года принимается равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч. Расчетны температуры для теплого и холодного периодов года приведены в СНиП 2.04.05-91. Температура удаляемого из помещения воздуха

где tрз -температура воздуха в рабочей зоне, °С; а - градиент температуры по высоте помещения, °С/м; для помещений с qя<23 Вт/м3 можно применять а = 0,5 °С/м. Для «горячих» цехов с qя>23 Вт/м3 - а = 0,7...1,5 °С/м; Н - расстояние от пола до центра вытяжных отверстий, м.

Исходя из баланса явной теплоты помещения, определяют необходимый воздухообмен (°С/ч) для ассимиляции теплоизбытков

где?пр - плотность приточного воздуха, кг/м3.

При определении необходимого воздухообмена для борьбы с вредными парами и газами составляют уравнение материального баланса вредных выделений в помещении за время d? (с):

где GBPd?-масса вредных выделений в помещении, обусловленных работой технологического оборудования, мг; LnpCnp d? - масса вредных выделений, поступающих в помещение вместе с приточным воздухом, мг; LBCBd?-масса вредных выделений, удаляемых из помещения вместе с уходящим воздухом, мг; Vпdc d? с-масса вредных паров или газов, накопившихся в помещении за время d?; Спр и Св - концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе, мг/м3.

При равенстве масс приточного и удаляемого воздуха и, принимая, что благодаря вентиляции вредные вещества не накапливаются в производственном помещении, т.е. dc/ d? = 0 и Св = Спдк, получим L=GBP/(Cпдк-Спр). Концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе равна концентрации их в воздухе помещения и не должна превышать ПДК. Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть по возможности минимальной и не превышать 30% ПДК. Необходимый воздухообмен для удаления избыточной влаги определяют исходя из материального баланса по влаге

где GB^ - масса водяного пара, выделяющегося в помещение, г/с; ?пр -плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м3; dyx -допустимое содержание водяного пара в воздухе помещения при нормативной температуре и относительной влажности воздуха, г/кг; dпp - влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

При одновременном выделении в рабочую зону вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием на организм человека, например теплоты и влаги, необходимый воздухообмен принимают по наибольшей массе воздуха, полученной в расчетах для каждого вида производственных выделений.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (триоксид и диоксид серы; оксид азота совместно с оксидом углерода и др., см. СН 245-71) расчет общеобменной вентиляции надлежит производить путем суммирования объемов воздуха, необходимых для разбавления каждого вещества в отдельности до его условных предельно допустимых концентраций , учитывающих загрязнения воздуха другими веществами. Эти концентрации меньше нормативных Cпдк и определяются из уравнения?ni=1

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Например, улавливание вредных веществ непосредственно у источника возникновения, вентиляция кабин наблюдения и т.д. Наиболее широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиляция. Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов от укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми (рис.1.14). Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование (рис.1.14, а). Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

Один из самых простых видов местных отсосов - вытяжной зонт (рис.1.14, ж). Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зонты устанавливают над ваннами различного назначения, электро - и индукционными печами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок. Зонты делают открытыми со всех сторон и частично открытыми: с одной, двух и трех сторон. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше размеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения веществ, тем он эффективнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта менее 60°.

Отсасывающие панели применяют дня удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными токами, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, газовая сварка, резка металла и т.п. Вытяжные шкафы - наиболее эффективное устройство по сравнению с другими отсосами, так как почти полностью укрывают источник выделения вредных веществ. Незакрытыми в шкафах остаются лишь проемы для обслуживания, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форму проема выбирают в зависимости от характера технологических операций.

Необходимый воздухообмен в устройствах местной вытяжной вентиляции рассчитывают, исходя из условия локализации примесей, выделяющихся из источника образования. Требуемый часовой объем отсасываемого воздуха определяют как произведение площади приемных отверстий отсоса F(м2) на скорость воздуха в них. Скорость воздуха в проеме отсоса v (м/с) зависит от класса опасности вещества и типа воздухоприемника местной вентиляции (v = 0,5...5 м/с).

Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещения, в которых возможно внезапное поступление в воздухе большого количества вредных или взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяют в соответствии с требованиями нормативных документов в технологической части проекта. Если такие документы отсутствуют, то производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляцией обеспечивала в помещении не менее восьми воздухообменов за 1 ч. Система аварийной вентиляции должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции. Выброс воздуха аварийных систем должен осуществляться с учетом возможности максимального рассеивания вредных и взрывоопасных веществ в атмосфере.

Для создания оптимальных метеорологических условий в производственных помещениях применяют наиболее совершенный вид промышленной вентиляции - кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных метеорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании автоматически регулируется температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение в зависимости от времени года, наружных метеорологических условий и характера технологического процесса в помещении. Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т.п.

Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений). Принципиальная схема кондиционера представлена на рис.1.15. Наружный воздух очищается от пыли в фильтре 2 и поступает в камеру I, где он смешивается с воздухом из помещения (при рециркуляции). Пройдя через ступень предварительной температурной обработки 4, воздух поступает в камеру II, где он проходит специальную обрабочку (промывание воздуха водой, обеспечивающую заданные параметры относительной влажности, и очистку воздуха), и в камеру III (температурная обработка). При температурной обработке зимой воздух подогревается частично за счет температуры воды, поступающей в форсунки 5, и частично, проходя через калориферы 4 и 7. Летом воздух охлаждается частично подачей в камеру II охлажденной (артезианской) воды, и главным образом в итоге работы специальных холодильных машин.

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха (особенно в радиоэлектронике). Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и до­пустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция.

Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помеще­ния загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции.

Система вентиляции, перемещение воз­душных масс в которой осуществляется благодаря возникающей раз­ности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией .

При действии ветра на поверхностях здания с подветренной сто­роны образуется избыточное давление, на заветренной стороне - разряжение. Распределение давлений по поверхности зданий и их величина зависят от направления и силы ветра, а также от взаи­морасположения зданий.

Неорганизованная естественная вентиляция - инфильтрация, или естественное проветривание - осуществляется сменой воздуха в по­мещениях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давления снаружи и внутри помеще­ния. Инфильтрация может быть значительной для жилых зданий и достигать 0,5 - 0,75 объема помеще­ния в час, а для промышленных предприятий до 1 - 1,5.

Для постоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддер­жания чистоты воздуха в помещении, необходима организованная вентиляция . Организованная естественная вентиляция может быть:

Вытяжной без организованного притока воздуха (канальная);

Приточно-вытяжной с организованным притоком воздуха (канальная и бес­канальная аэрация).

Канальная естественная вытяжная вентиляция без организованного притока воздуха широко применяется в жилых и административных зданиях

Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей.

Как способ вентиляции аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями. Поступление наружного воздуха в холодный период года организуют так, чтобы холодный воздух не попадал в рабочую зону. Для этого наружный воздух подают в помещение через проемы, расположенные не ниже 4,5 м от пола. В теплый период года приток наружного воздуха ориентируют через нижний ярус оконных проемов.

При расчете аэрации используют требования СНиП 2.04.05-91.

Основным достоинством аэрации является возможность осущест­влять большие воздухообмены без затрат механической энергии.

К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повы­шения температуры наружного воздуха и, кроме того, поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побу­дителей, называется механической вентиляцией.

Механическая вентиляция имеет ряд преимуществ :

Большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором;

Возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра;

Подвергать вводимый в помеще­ние воздух предварительной очистке, осушке или увлажнению, подо­греву или охлаждению;

Организовывать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам;

Улав­ливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу.

К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и ее эксплуатации и необходи­мость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

Системы механической вентиляции подразделяются:

1. Общеоб­менные.

2. Местные.

3. Смешанные.

4. Аварийные.

5. Системы кондициониро­вания.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избы­точной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений. Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции:

Приточная;

Вытяжная;

Приточно-вытяжная;

Системы с рециркуляцией.

По приточной системе воздух подается в помещение после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или в другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помеще­ний или холодного воздуха извне.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из поме­щения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное поме­щение.

Приточно-вытяжная вентиляция - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией . В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух отсасываемый из помещения вытяжной сис­темой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапана­ми. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работа­ющего.

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Наиболее широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиля­ция. Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов от укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми .

Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи и камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование.

Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частич­ным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

Один из самых простых видов местных отсосов - вытяжной зонт. Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух.

Необходимый воздухообмен в устройствах местной вытяжной вен­тиляции рассчитывают, исходя из условия локализации примесей, выделяющихся из источника образования.

Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вред­ные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздухе большого количества вредных или взрывоопасных веществ.

Для создания оптимальных метеорологических условий в произ­водственных помещениях применяют наиболее совершенный вид про­мышленной вентиляции - кондиционирование воздуха.

Кондициони­рованием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных ме­теорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения.

При кондиционировании автоматиче­ски регулируется температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение в зависимости от времени года, наруж­ных метеорологических условий и характера технологического процес­са в помещении.

Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: иониза­цию, дезодорацию, озонирование и т.п.

Кондиционеры могут быть:

1. Местными (для обслуживания отдельных помещений).

2. Центральными (для обслуживания нескольких отдель­ных помещений).

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха (особенно в радиоэлектронике). Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

Принудительная (механическая) вентиляция осуществля-ется тремя способами. Она бывает вытяжная, приточная и приточно-вытяжная.

При вытяжной вентиляции вентилятором откачивается воздух из помещения. В результате разрежения чистый воз-дух из окружающей среды или подсобных помещений (через неплотности в окнах, дверях, воздуховодов) поступает внутрь помещения. Этот вид вентиляции применяется, когда загряз-нитель воздуха в помещении не является токсичным или по-жаровзрывоопасным (избыточное тепло, продукты дыхания людей или животных, избыточная влажность).

При приточной вентиляции свежий воздух нагнетается вентилятором в помещение, создавая в нем избыточное дав-ление. При этом загрязненный воздух через окна, двери, воз-духоводы выдавливается в окружающую среду. Применяется в случае незначительной концентрации в воздухе вредных веществ, но требуется дополнительная обработка свежего воздуха (подогрев, охлаждение, осушение, увлажнение, аро-матизация и т. д.).

Приточно-вытяжная вентиляция предполагает наличие в одном помещении двух вентиляторов, один из которых ра-ботает в вытяжном режиме, а другой - в приточном. Приме-няется в случае, когда загрязнитель воздуха токсичен, по жаровзрывоопасен или когда загрязнитель имеет большую концентрацию в воздухе.

Оптимальные комфортные параметры воздуха, удовлет-воряющие санитарно-гигиеническим требованиям, регламен-тированы в СНиП III-А, 10-85 "Приемка в эксплуатацию за-конченных строительством предприятий, зданий, сооруже-ний" и Основными положениями СНиП П-М, 3-83 "Вспомога-тельные здания и помещения промышленных предприятий.

В отдельных производственных помещениях, в которых существует опасность прорыва большого количества вредных веществ за короткое время, устанавливают дополнительную аварийную вентиляцию, для чего используют высокопроиз-водительные осевые вентиляторы с автоматическим включе-нием с одновременной подачей звукового сигнала. Для обеспечения необходимых условий труда важное значение имеет кратность воздухообмена, мощность венти-ляционных систем и выбор их типа.

Воздухообменом принято называть количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение и удалять из него (м 3 /ч). Основным показателем является кратность обмена (ко-эффициент вентиляции К), которая показывает, сколько раз весь воздух помещения заменяется наружным воздухом в течение часа, и рассчитывается по формуле

K = Y (1/4) "

где W - объем удаляемого воздуха из помещения, м 3 /ч;

V - объем помещения, из которого удаляется воздух, м 3 .

При определении воздухообмена в торговом зале магази-на исходят из следующего:

температуру воздуха в торговом зале принимают на 5 °С выше наружной;

количество посетителей в торговом зале магазина оп-ределяется на основе наблюдений и рассчитывается как сред-няя величина;

количество тепла, выделяемого одним работником, при-нимают равным 80 ккал/ч, а посетителем - 75 ккал/ч;

относительная влажность воздуха - 80%.

Необходимо иметь в виду, что высокая подвижность воз-духа вызывает сквозняки, мешающие работе и вызывающие простудные заболевания.

Кондиционирование воздуха - это создание и поддер-жание в закрытых помещениях определенных параметров воздушной среды по температуре, влажности, чистоте, со-ставу, скорости движения и давлению воздуха. Параметры воздушной среды должны быть благоприятными для челове-ка и устойчивыми.

Современные автоматические кондиционерные установ-ки очищают воздух, подогревают или охлаждают его, увлаж-няют или высушивают в зависимости от времени года и дру-гих условий, подвергают ионизации или озонированию, а так-же подают его в помещения с определенной скоростью.

Основные элементы систем кондиционирования указаны на рис. 2. Установки для кондиционирования воздуха подраз-деляют на местные (для отдельных помещений) и централь-ные (для всех помещений здания).

Кондиционирование воздуха все чаще применяют в жи-лых помещениях, общественных зданиях, лечебных учреж-дениях и торговых предприятиях.

Вентиляция -- организованный воздухообмен, в процессе которого запыленный, загрязненный газами или сильно нагретый воздух удаляется из помещения и взамен него подается свежий, чистый.

Система вентиляции -- это комплекс архитектурных, конструктивных и специальных инженерных решений, который при правильной эксплуатации обеспечивает необходимый воздухообмен в помещении.

Вентиляционная система -- это инженерная конструкция, которая имеет определенное функциональное назначение (приток, вытяжка, местный отсос и т. п.) и является элементом системы вентиляции.

Системы вентиляции создают условия для обеспечения технологического процесса или поддержания в помещении заданных климатических условий для высокопродуктивной работы человека. В первом случае система вентиляции будет называться технологической, а во втором -- комфортной.

Технологическая вентиляция обеспечивает в помещении заданный состав воздуха, его температуру, влажность, подвижность в соответствии с требованиями технологического процесса. Особенно высоки эти требования в цехах таких производств, как радиотехническая, электровакуумная, текстильная, химико-фармацевтическая промышленность, хранилища сельскохозяйственной продукции, архивы, помещения, в которых хранятся исторические ценности.

Комфортная вентиляция должна обеспечить благоприятные санитарно гигиенические условия для работающих в этих помещениях людей.

Требуемые метеорологические условия в помещениях должны быть, обеспечены в рабочей зоне помещения или на рабочих местах. За рабочую зону помещения принимают пространство высотой 2м от уровня пола или площадки, на которой находится рабочее место. Расчетные параметры воздуха -- температуру, относительную влажность и подвижность воздуха--для различных цехов и производственных помещений в зависимости от категории работы человека и условий технологического процесса.

Задачей вентиляции помещений является поддержание в них благоприятного для человека состояния воздушной среды в соответствии с нормируемыми ее характеристиками.

Химический состав воздуха помещений зависит от длительности пребывания в них людей, работы технологического газовыделяющего оборудования. Предельно допустимое содержание (концентрация) различных вредных газов и паров (ПДК) установленное исследованиями, приводится в ГОСТ 12.1 005 76.

В зависимости от выбранного способа, определяющем принцип действия систем и их конструктивное оформление, paзличают вентиляцию: общеобменную, местную и локализующую.

При общеобменной вентиляции происходит разбавление вредностей во всем объеме помещения за счет притока свежего воздуха, который, проходя по помещению, ассимилирует выделяющиеся вредности и затем выбрасывается наружу.

Количество подаваемого вентиляционного воздуха (воздухообмен) рассчитывается на разбавление выделяющихся вредностей до допустимых на рабочих местах концентраций.

Основным показателем для выбора этого способа является расположение мест нахождения людей и возможных источников выделения вредностей по всей или по значительной площади помещений. Недостаток способа -- неодинаковость санитарно-гигиенических условий воздушной среды в разных местах помещений, а также возможность их недопустимого ухудшения вблизи источников выделения вредностей или мест вытяжки воздуха из помещений.

Последнее необходимо учитывать и по возможности устранять соответствующим расположением и назначением необходимого числа устройств для раздачи и вытяжки вентиляционного воздуха.

В жилых и общественных зданиях устраивается общеобменная вентиляция. В помещениях, где выделение теплоты и влаги обусловливает естественный подъем воздуха, вытяжку обычно осуществляют из верхней зоны. вентиляция пожароопасность материал радиационный

Приточный воздух целесообразно подавать так, чтобы он доходил до людей возможно более чистым и свежим, не нарушая комфортных условий.

Классификация вентиляционных систем по назначению

Вентиляционные системы можно по назначению разделить на приточные и вытяжные. Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен загрязнённого. При этом в необходимых случаях приточный воздух может подвергаться обработке, например, очистке, нагреванию и увлажнению.

Система приточной вентиляции состоит из воздухоприёмного устройства, приточной камеры, сети воздуховодов и устройств подачи воздуха в помещение.

Рис.

• 1. Устройство забора.
• 2. Устройство очистки.
• 3. Система воздуховодов.
• 4. Вентилятор.
• 5. Устройство подачи на раб. место.

К устройствам местной приточной вентиляции относятся воздушные души, воздушные завесы и воздушное отопление.

Воздушный душ - устройство в системе местной приточной вентиляции, обеспечивающее подачу сосредоточенного потока воздуха. Подаваемый воздух создаёт в зоне непосредственного воздействия этого потока на человека условия воздушной среды, соответствующие гигиеническим требованиям.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраивают для того, чтобы холодный воздух в зимнее время не проникал через открытые двери в общественные здания через открытые двери в общественные здания и через ворота в производственные помещения промышленных сооружений. Воздушная завеса - это плоская струя воздуха, которая подаётся с боков ворот или дверей под некоторым углом навстречу наружному холодному воздуху. Для воздушно-тепловой завесы подаваемый вентилятором воздух дополнительно подогревается.

В системах воздушного отопления воздух нагревается в калориферах до определённой температуры, а затем подаётся в помещение. В калориферах воздух нагревается горячей или перегретой водой, паром или горячими газами.

Вытяжная вентиляция служит для удаления из помещения загрязненного или нагретого отработанного воздуха. К вытяжным вентиляционным системам промышленной вентиляции относят системы аспирации или пневматического транспортирования сыпучих материалов, а также отходов производства - пыли, стружек, опилок и пр. Эти материалы перемещают по трубам и каналам потоком воздуха.

Рис.

• 1. Устройство для удаления воздуха.
• 2. Вентилятор.
• 3. Система воздуховодов.
• 4. Пыле- и газоулавливающие устройства.
• 5. Фильтры.
• 6. Устройство для выброса воздуха.

В системах аспирации применяют специальные вентиляторы, очистные устройства, пылеприёмники и другое оборудование. Системы аспирации широко применяют на деревообрабатывающих предприятиях для удаления стружек и опилок от станков, на элеваторах для погрузки зерна в транспортные средства, на цементных заводах при погрузке цемента, в литейных цехах для транспортирования песка и горелой земли.

В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения.

Оптимальным инструментом обеспечения нормативной чистоты и необходимых требуемых параметров микроклимата воздуха на рабочем месте считается промышленная вентиляционная сеть, т.е. искусственный и контролируемый, который имеет целью вывод из рабочего пространства отработанной воздушной массы, и приток свежей. Промышленная вентиляция и кондиционирование, БЖД — параметры которых соблюдены в соответствии со всеми стандартами, СНиП и нормами охраны труда и здоровья, создает условия для нормального труда людей, а также эксплуатации оборудования и инструментов.

В зависимости от способа перемещения и движения воздушных масс, можно сгруппировать вентиляционные сети на производстве в два основных класса:

1. Естественный;
2. Механический.

Организация естественного вентилирования

Естественное вентилирование

При условии, что движение воздушных потоков будет осуществляться через дверные и оконные проемы в силу перепада давления извне и изнутри эксплуатационного помещения, речь идет о естественной вентиляции. Такой перепад давления связан с разной плотностью воздуха, его температуры, а также напором ветра, который действует на здание. Естественная, или как говорят инженеры, неорганизованная вентиляция зачастую определяется случайными, неконтролируемыми факторами, как то:

1. Направление и сила ветра;
2. Наружная и внутренняя температура;
3. Вид ограждения;
4. Тип оконных и дверных конструкций.

При этом неорганизованная вентиляция, согласно нормам БЖД, должна достигать показателей в 1-1,5 объема помещения в час. Таких показателей достаточно трудно добиться, используя только естественные каналы воздухообмена. Согласно нормам охраны труда и БЖД, скорость воздушных потоков при таком виде вентиляции должна составлять 0,5-0,8 метров в секунду для верхнего этажа, и 1-1,5 метра в секунду для нижнего уровня и вытяжных шахт.

Движение воздушных потоков

Механическое вентилирование

Для перманентного (постоянного) обмена воздушного потока, который необходим в соответствии с требованиями и условными параметрами уровня чистоты атмосферы, необходимо обустройство сети механической вентиляции, обладающей рядом достоинств в сравнении с предыдущим типом, а именно:

1. Большой спектр действия, который обеспечивается использованием вентиляторов;
2. Возможность поддержания и контроля необходимой кратности обмена воздушных масс вне зависимости от температурного режима и давления снаружи;
3. Возможность совмещения функции вентиляции с функциями систем осушения, повышения влажности, очистки, нагрева и охлаждения воздуха;
4. Возможность устройства распределения потоков в соответствии со схемой расположения рабочих мест и пожеланиями заказчика;
5. Возможность фильтрации отработанного воздуха и минимизация вредных атмосферных выбросов.

Принципиальная схема механической вентиляции

БЖД-параметры механической вентиляции

К любому оборудованию, инженерному устройству или системе коммуникаций, к которым также может быть отнесена система воздухообмена, предъявляются определенные требования в отношении безопасности жизнедеятельности, охраны труда и здоровья персонала, охраны окружающей среды. Соответственно, механическая вентиляция также имеет ряд требований и стандартов, соблюдение которых является критическим условием ее организации.

Избыточная теплота

В операционном помещении, где работает оборудование, естественным является образование избыточного тепла. С этой перспективы, при условии наличия рабочих мест, расположенных нефиксированно по всему помещению, объем подающегося воздуха должен быть равен объему выводимого. Максимально допустимое отклонение от данной нормы составляет 10-15 % общей массы.

Для достижения таких параметров скорость движения потоков должна быть достаточно высока. Этого можно добиться, увеличив диаметр воздуховода и разброс между впускным и выводящим отверстиями.

Разводка промышленной вентиляции

Концентрация вредных примесей

Важным показателем воздушной среды в рабочем или производственном пространстве также является наличие в атмосфере примесей, как твердых, так и газообразных. Это может быть как пыль, образующаяся при производстве, так и вредные испарения – углекислый газ или сероводород.

Необходимо помнить, что 60-70% веществ с плотностью выше атмосферной удаляется из нижних слоев атмосферы помещения (т.е. такие газы опускаются вниз) и только 30-40% — из верхней секции. И наоборот, влажный воздух скапливается в верхней части помещения, в то время как сухой опускается вниз.

Проектировщик должен учитывать специфику производства, и соответствующим образом располагать вентиляционное оборудование и воздуховоды.

Компоновка вентиляционного канала

Оптимальным средством на таких предприятиях или зданиях станут установки приточной сети, которые, как правило, комплектуются следующим образом:

1. Устройство подачи очищенного воздуха;
2. Воздуховоды;
3. Фильтры;
4. Калориферы;
5. Побудители потока;
6. Увлажнители или осушители;
7. Приточные каналы и решетки;
8. Насадки для разводки в помещении.

ПДК загрязняющих веществ

Для расчета необходимой мощности вентиляции при наличии факторов вредного воздействия должны быть определены гранично допустимые концентрации таких веществ, а также количество воздуха, необходимое для ихразбавления.

Эффективным средством борьбы с вредными испарениями считается установка местных отсосов, таких как кожухи, камеры, шкафы вытяжные, вытяжной зонт и прочие. Мощность таких приборов определяется путем умножения площади вытяжного отверстия на скорость движения (принимаемую согласно справочным таблицам, в зависимости от выводимого вещества).

Вытяжной зонт

Кратность воздухообмена

Для расчета кратности, необходимой для того или иного помещения, необходимо знать объем помещения, количество работающих в нем людей, норму воздухообмена на одного человека. Как правило, при организации промышленной вентиляции на производстве, кратность обмена воздуха на одного человека составляет 60 м3/час.

При наличии избыточного теплового излучения в помещении используется более сложная формула подсчета, в которой также учитываются избыток теплоты в кВт, теплоемкость в кг/0С, температура воздуха ввода/вывода. При этом температуры наружного и внутреннего воздуха, принимаемого для таких вычислений, приводится в СНиП.

Аварийная вентиляция

На некоторых предприятиях, особо опасных и опасных производственных объектах, должна быть также установлена аварийная вентиляция, устанавливаемая на случай резких выбросов и с целью их быстрого удаления. Такая система должна обеспечить не менее 8 полных смен воздуха за 1 час.

Вентилятор аварийной системы

Кондиционирование воздуха

Систему промышленного воздухообмена зачастую комбинируют с системой кондиционирования. Целью этого является создание оптимальных, требуемых согласно нормам и правилам БЖД, климатических условий на рабочем месте, в административном здании или производственном помещении. Система кондиционирования будет, безусловно, регулировать не только температуру, но также влажность воздуха, осуществлять его ионизацию, удаление запахов, насыщение озоном и т.д. Все зависит от потребностей и пожеланий клиента.

При организации промышленной вентиляции обычно используют местные или центральные кондиционеры, калориферы (для подогрева воздуха зимой), фильтры и другое оборудование, подбираемое в зависимости от требуемых функций сети.

Система промышленного кондиционирования

Климатический контроль и вентилирование воздуха являются важным компонентом не только в отношении безопасности жизнедеятельности, но также во многих производственных процессах, требующих стабильных показателей температурного режима, влажности или сухости, насыщения воздуха.

Основы работы приточно-вытяжной системы