Раздел 2.7. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха производственных помещений

Вентиляция– это система мероприятий и устройств для обеспечения на рабочих местах микроклиматических условий и чистоты воздушной среды в соответствии с требованиями промсанитарии и гигиены труда. Основная задача вентиляции удаление из помещений загрязненного или нагретого воздуха и подача чистого воздуха, создание необходимого воздухообмена за счет подвижности воздуха в рабочей зоне.
Воздухообмен – интенсивность поступления или удаления воздуха из помещений. За счёт разности температур воздуха в помещении и наруже, а также воздушного напора (ветровой нагрузки) происходит циркуляция воздуха( рис.2.7.1).
Основной характеристикой воздухообмена является кратность воздухообмена (К):

(2.7.1),

где L – воздухообмен, м³/ч;
V – объем вентилируемого воздуха, м³.

Рис. 2.7.1 Распределение давления воздуха при действии ветра в здании и около него

Кратность характеризует сколько раз в течение часа произошел воздухообмен в помещение. Необходимая кратность воздухообмена оределяется расчётным путем в зависимости от вида и количества выделяющихся вредностей в помещении.
Определение необходимого воздухообмена при выделении газов, паров, пыли (м³/ч) :

(2.7.2)

где Q_г – количество вредных выделений в помещении, мг/ч;
ПДК – предельно-допустимая концентрация вредных веществ, мг/м³;
С – концентрация вредных веществ (паров, газов, пыли), мг/м³.

Определение необходимого воздухообмена для помещений с избыточным выделением тепла (мг/ч).

(2.7.3)

где Q_изб – избыточное тепло , выделяемое в помещение , КДж/ч;
c – удельная теплоемкость воздуха при нормальном давлении,
равная 1 КДж/кг*град;ρ – плотность приточного воздуха, кг/м³;

Tу – температура воздуха, удаляемого из помещения, ⁰С ;
Tп – температура приточного воздуха, ⁰С.

Определение воздухообмена при выделении влаги в помещении, (м³/ч):

(2.7.4)

где Q_вл – избыточна влага , выделившаяся в помещение ,г/ч;
ρ – плотность приточного воздуха, кг/м³;
dу – влагосодержание удаляемого из помещения воздуха , г/кг;
dп – влагосодержание приточного воздуха, г/кг.
При выделение в помещение нескольких вредных веществ расчёт ведут по каждому из этих веществ, а воэдухообмен принимают по максимальному. Если вредные вещества обладают однонаправленным действием, то принимают суммарный воздухообмен.
При наличии взрывоопасных веществ воздухообмен принимают с учетом ПДВК в помещении.
При наличии нескольких негативных факторов (пыль, газ, влажность, тепло) расчет ведут с учетом всех факторов. После определения необходимого воздухообмена определяют кратность воздухообмена (К).
В тех случаях , когда количество вредных веществ определить трудно, расчёт воздухообмена проводят за кратностью воздухообмена (по справочнику по проектированию промышленных сооружений), а потом по формуле (2.7.1) определяют необходимый воздухообмен для вентиляции.
При отсутствии избыточных выделений теплоты и влаги, выделения газов, паров и пыли необходимый воздухобмен определяется санитарными нормами в зависимости от объема помещения на 1 человека.
Если V<20 м³ на человека, то величина воздухообмена должна быть не менее 30 м³/ч на человека, и не менее 20 м³/ч при V>20 м³ на человека. При отсутствии естественного проветривания воздухообмен должен быть не менее 60 м³/ч на человека, а кратность не менее 1.
В зависимости от отношения подаваемого воздуха в помещение (Lп) и удаляемом в единицу времени (Lуд) вентиляционный воздушный баланс может быть уравновешенным (Lп /Lуд = 1), положительным (Lп/Lуд > 1), отрицательным (Lп/Lуд < 1). В основном применяется уравновешенный воздухообмен.
Классификация системы вентиляции.
Вентиляция классифицируется:
по назначению на: основную и аварийную;
по способу перемещения воздуха на: естественную, искусственную (механическую) и совмещенную;
по месту действия на: общеобменную, местную, комбинированную.
по направлению потока на: приточную, вытяжную, приточно-вытяжную (рис.2.7.2-2.7.4).
Естественные вентиляции осуществляются под воздействием сил гравитации, возникающих за счет разности плотностей холодного и нагретого воздуха, а также действия воздушного давления. От действия воздушного потока с наветренной стороны здания образуется повышенное давление, а с подветренной – разряжение.
Естественные вентиляции подразделяется на организованную и неорганизованную.
Организационнаяестественная вентиляция подразделяется на :
канальную и аэрацию.
Неорганизованная естественная вентиляция (инфильтрация) происходит через неплотность конструктивных элементов, открытые окна, двери, форточки и т.д.

Рис. 2.7.2 Схема устройства местной вытяжной вентиляции:
1,2-источники вредностей; 3,4,5-отсосы загрязнений; 6-воздуховод; 7- вентилятор; 8-циклон; 9-патрубок выброса загрязнений наружу; 10-подача чистого воздуха

Рис. 2.7.3 Схема устройства местной приточной вентиляции:
1-воздуховод; 2-вентилятор; 3-фильтр; 4-воздухонагреватель; 5-охладитель; 6-воздуховод; 7,8-приточные насадки.

Рис. 2.7.4. Схема приточно-вытяжной механической вентиляции:
1 – воздуховод приточный; 2 – циклон очистки выбрасываемого воздуха; 3 – вытяжной вентилятор; 4 – приточный вентилятор; 5 – воздухозаборная шахта; 6 – калорифер для подогрева приточного воздуха; 7 – вытяжной воздуховод.

Рис.2.7.5. Дефлектор типа ЦАГИ

В стенах зданий в процессе строительства закладывается организованная вентиляция через специальные вентиляционные каналы. Загрязненный воздух через жалюзи-решетки поступает в вентиляционные каналы, сборный канал, дефлектор и выходит наружу.
Принцип действия основан на разнице давления и температуры внутри и наружи помещений. Усиливающий вытяжку загрязненного воздуха дефлектор устанавливается на верхней части вытяжной шахты, и за счет создаваемого разряжения внутри него при обтекании корпуса ветром усиливается воздухообмен.
Аэрация основной способ воздухообмена в высотных и горячих цехах. Для притока воздуха в высотных помещениях открываются боковые окна (фрамуги), а в верхней части крыши аэрационные световые фонари для выброса загрязненного воздуха. Действия ветра усиливает аэрацию (кратность воздухообмена 40 и более).

Искусственные источники вентиляции. Механическая вентиляция может быть в зависимости от способа воздухообмена: приточной, вытяжной, приточно-вытяжной; в зависимости от назначения : общеобменная и местная.
Для удаления токсичных веществ, избыточного тепла и влаги, обеспечения необходимого микроклимата и чистой воздушной среды во всем объеме помещения применяется общеобменная вентиляция. Местная вентиляция предназначена для создания нормируемых условий микроклимата и чистого воздуха непосредственно на рабочих местах (рис. 2.7.5.).
Приточная вентиляция обеспечивает приток воздуха в верхнюю часть помещения или в зону дыхания человека. Вентилятором подаётся наружный воздух через воздухоприёмные фильтры, где производится его очистка от вредностей, при необходимости нагревается, охлаждается или увлажняется в теплообменнике, проходит глушитель шума и затем подается по всему периметру помещения через проточные отверстия.
Загрязненный воздух выдавливается через неплотности, окна и двери наружу. Согласно санитарным правилам заборные устройства воздуха должны находится на высоте 2-3 м от уровня земли.
Вытяжная вентиляциия создает небольшое разряжение в помещение за счет выброса воздуха наружу из помещения. Воздух с помещения забирается с помощью воздухозаборников в местах наибольшего загрязнения вредными веществами и через воздуховоды подается в ветиляционную шахту.
Приёмные устройства забора воздуха расположены на уровне 0,3 м от пола при запыленности, на уровне >2 м от пола при удалении паров, газов, тепла и влаги, на уровне 0,4 м от потолка при удалении взрывоопасных смесей.
Приточно-вытяжная вентиляция предусматривает подачу воздуха в помещение приточной вентиляцией, а удаление – вытяжной.

Рис. 2.7.6 Шкафы вытяжные:
а-отсос ввеху; ; б-отсос снизу; в-комбинированный отсос; г-зонт или навес

Местная приточная вентиляция включает: воздушные души, местный оазис, воздушные и воздушно-тепловые завесы.
Воздушное душирование заключается в подаче в рабочую зону воздушной струи с определенными параметрами (16-18 ⁰С и 1-3,5 м/с).
Воздушное душирование применяют в цехах с интенсивностью теплоснабжения 350 Вт/м² и более. Температура и скорость подачи воздуха назначаются с учётом микроклиматических условий на рабочем месте и категории работ по тяжести.
Местный оазис – это подача чистого воздуха в нижнюю часть рабочей зоны, отделенную со всех сторон кроме верха лёгкими щитами.
Воздушные и воздушно-тепловые завесы предназначены для исключения проникновения в помещение холодного воздуха. Воздушные завесы бывают с подачей холодного и подогретого воздуха сверху, снизу или с двух боковых сторон ворот или входных дверей.
Критерием качества работы вентиляционной системы, обеспечивающей воздушные и воздушно-тепловые завесы, является температура воздуха в рабочих помещениях на постоянных рабочих местах. При открывании дверей (ворот) она не должна быть ниже: 14 ⁰С при легкой физической работе; 12 ⁰С при работе средней тяжести; 8 ⁰С при тяжелой работе.

Рис. 2.7.7 Воздушная завеса у дверей цеха.

Местная вытяжная вентиляция выполняется при помощи вытяжных зонтов, вытяжных шкафов, бортовых отсосов, аспирационных кожухов и др. Различают вытяжную вентиляцию закрытого (источник вредных веществ помещен полностью в вытяжные камеры и отделен воздушной средой от рабочей зоны) и открытого типа (отделенные местные отсосы в местах выделений).
Аварийная вентиляция устраивается только вытяжной и, в основном, механической. Аварийная вентиляция должна обеспечивать: кратность воздухообмена не менее 8 в помещениях высотой до 6 м и воздухообмен не менее 50 м³/ч на 1 м² площади помещений высотой более 6м.
На случай возникновения пожара в зависимости от взрывопожароопасности помещений устанавливают обязательно аварийную противодымную вентиляцию, предназначенную для удаления дыма из помещения при эвакуации путём подачи наружного воздуха с подпором не менее 20 Па в лифтовые шахты, незадымляемые лестничные клетки, тамбуры-шлюзы.
Эффективность работы систем вентиляции оценивают по определённому фактическому забору воздуха с расчётным.
Фактический воздухообмен определяется по формуле (м³/ч):
(2.7.5)
где V_c – среднее значение скорости воздушного потока, м/с (определяют приборами: анемометрами АС-3;МС-13; термометрами ЭА-2А; микроанемометром МИН-240 и др.);
F – поперёчное сечение воздуховода системы , м².

Кондиционирование воздуха в промышленных зданиях заключается в поддерживании заданных параметров воздушной среды – температуры и влажности. Различают промышленные кондиционеры следующих видов: центральные, устанавливаемые за пределами кондиционируемых помещений и местные, расположенные непосредственно в помещении.
Отопление производственных помещений производится при температуре воздуха на рабочих местах ниже допустимых санитарно-гигиенических норм или требований технологического процесса.
В качестве теплоносителя используют горячую воду, пар, воздух.
Системы отопления различают по назначению на: центральную и местную. Местное отопление применяется при отоплении небольших помещений и отсутствии центрального отопления (печное, воздушное, электронагреватели).
В центральной системе используют в основном водяное отопление (вода до 200⁰С) и перегретую воду или пар (более 100⁰С), газовое отопление, воздушное отопление (предварительно подаваемый воздух нагревается в калориферах водяных, паровых и электронагревателях).
Режим отопления должен быть соизмерим с метеоусловиями и конструктивными особенностями зданий и сооружений, а также требованиями микроклимата на рабочих местах с учетом технологии и категории работ по тяжести/