А) - зверху вниз; б ) - зверху вверх; в) - знизу вверх; г)- знизу вниз

Львів 2012 р.

Облаштування і розрахунок системи загальнообмінної вентиляції виробничих приміщень. Методичні вказівки до виконання практичної роботи з курсу «Охорона праці в галузі» для студентів інженерно-технічних спеціальностей денної та заочної форми навчання. Укладачі: С.С.Левуш, В.П,Скачко – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка“, 2012. – 25 с.

В методичних вказівках наведено теоретичні основи облаштування вентиляції, методику розрахунку продуктивності вентиляційних установок та проектування систем вентиляції.

Призначено для студентів денної і заочної форми навчання інженерно-технічних спеціальностей.

Відповідальний за випуск Ю.В.Кіт, к.т.н., доц.

Рецензенти: Р.А.Яцюк, к.т.н., доц.

І.П. Пістун, к.т.н., доц.

Мета роботи: Вивчення методів розрахунку, проектування систем вентиляції та вимог до їх облаштування.

Загальні положення

Для підтримання в приміщенні нормальних параметрів повітряного середовища, яке відповідає санітарно-гігієнічним і технологічним вимогам, влаштовують вентиляцію.

Вентиляція – це організований і регульований обмін повітря, який забезпечує видалення з приміщення повітря, забрудненого шкідливими речовинами (гази, пари, пил), а також призначений для покращення метеорологічних умов в приміщенні.

Штучна (механічна) вентиляція, на відміну від природної, дає можливість очищувати повітря перед його викидом ватмосферу, вловлювати шкідливі речовини безпосередньо біля місць їх утворення, обробляти припливне повітря (очищувати, підігрівати, зволожувати), більш цілеспрямовано подавати повітря в робочу зону. Вона також дає можливість організовувати повітрозабір в найбільш чистій зоні території підприємства і навіть за її межами.

Загальнообмінна штучна вентиляція забезпечує створення необхідного мікроклімату та чистоту повітря у робочій зоні приміщення. Вона застосовується для видалення надлишкового тепла за відсутності токсичних виділень, а також у випадках, коли характер технологічного процесу та особливості експлуатації обладнання вимагають використання місцевої витяжної вентиляції.

Системи вентиляції можна умовно класифікувати за такими основними ознаками:

- спосіб організації повітрообміну - природна, механічна та змішана (застосовується і природна, і механічна вентиляція);

- спосіб подачі та видалення повітря (припливна, витяжна та припливно-витяжна);

- призначення (загальнообмінна та місцева).

Розрізняють чотири основні схеми організації повітрообміну при загальнообмінній вентиляції , які показані на рис.1

Схеми зверху–вниз (рис. 1.а) та зверху–вверх (рис. 1.б) доцільно застосовувати у випадку, коли припливне повітря в холодний період року має температуру нижчу від температури приміщення. Припливне повітря у цьому випадку нагрівається за рахунок повітря приміщення.

Схеми знизу–вверх (рис. 1.в) і знизу–вниз (рис.1.г) рекомендовано використовувати тоді, коли припливне повітря в холодний період року підігрівається та його температура вища від температури внутрішнього повітря.

Рис 1 Cхема організації повітрообміну при загальнообмінній вентиляції:

а) - зверху вниз; б ) - зверху вверх; в) - знизу вверх; г)- знизу вниз.

Якщо у виробничому приміщенні виділяються гази та випари з густиною, яка перевищує густину повітря (випари кислот, бензину, гасу), то загальнообмінна вентиляція повинна забезпечити видалення 60 % повітря з нижньої зони приміщення та 40 % – з верхньої (рис. 1 а і 1 г). Якщо густина газів менша за густину повітря (метан, оксид вуглецю, етан, формальдегід), то видалення забрудненого повітря здійснюється у верхній зоні ( рис 1 б і рис. 1.в).

Повітрозабірні пристрої для припливної вентиляції необхідно розташовувати в місцях, де повітря не забруднене пилом та газами. Вони повинні знаходитися не нижче 2 м від рівня землі, а від викидних каналів витяжної вентиляції по висоті – не нижче 6 м і по горизонталі – не ближче 25 м.

Повітря після очищення через повітропроводи (витяжку) виводиться на висоті не менше ніж 1 м над гребенем даху. Забороняється робити викидні отвори у вікнах.

В умовах промислового виробництва найбільш розповсюджена припливно–витяжна система вентиляції із загальним припливом повітря у робочу зону та місцевою витяжкою шкідливих речовин безпосередньо у місцях їх утворення.

Схема припливно–витяжної вентиляції показана на рис 2.

Рис. 2. Схема припливно-витяжної вентиляції:

а) – припливна; б) – витяжна; в) припливно витяжна з рециркуляцією.

1 – повітрозабірник; 2 – повітропроводи; 3 – фільтр; 4 – калорифер; 5 – від­центровий вентилятор; 6 - припливні насадки; 7 – витяжні насадки; 8 – пристрій для очистки витяжного повітря; 9 – пристрій для виводу витяжного повітря; 10 – об’єм приміщення , в якому здійснюється обмін повітря; 11 – повітропровід для рециркуляції повітря; 12 – рециркуляційна заслінка (шибер).

Припливна вентиляція використовується на виробництвах, де підвищені вимоги до повітря робочої зони щодо його чистоти або створення необхідного мікроклімату, тобто, якщо необхідно його підігріти, охолодити або зволожити.

Витяжна вентиляція використовується на виробництвах, на яких таких вимог немає. У виробничих приміщеннях, де виділяється значна кількість шкідливих газів, випарів, пилу, об’єм витяжки повинен бути на 10% більшим, ніж потік припливного повітря, щоб шкідливі речовини не витіснялись у суміжні приміщення з меншим їх вмістом.

Припливно-витяжна вентиляція з рециркуляцією повинна використовуватися в основному у холодний період року для економії тепла, витраченого на підігрів припливного повітря.

Місцева вентиляція

Місцева вентиляція забезпечує обмін повітря безпосередньо біля робочого місця. Вона буває припливною або витяжною.

Місцева припливна вентиляція використовується для створення необхідних умов (мікроклімату) повітряного середовища в обмеженій зоні виробничого приміщення, в яку подається припливне повітря заданих параметрів, виконується у вигляді повітряних душів, оазисів, повітряних і повітряно-теплових завіс.

Для місцевої витяжної вентиляції використовують пристрої у вигляді місцевих відсмоктувачів.

Окремі види місцевої вентиляції призначені для полегшення умов тепловідводу від організму працюючого або покращення мікроклімату:

o Повітряне душування використовується в гарячих цехах на робочих місцях, які характеризуються дією променевого потоку теплоти інтенсивністю більше 350 Вт/м². Повітряний душ – це спрямований на працівника потік повітря зі швидкістю обдування 1...3,5 м/с в залежності від інтенсивності випромінювання.

o Повітряні оазиси дозволяють покращити метеорологічні умови на обмеженій площі приміщення, яка для цього відокремлюється з усіх сторін легкими пересувними перегородками й заповнюється повітрям більш холодним і чистим, ніж повітря приміщення.

o Повітряні та повітряно–теплові завіси призначені для запобігання надходженню в приміщення значних мас холодного зовнішнього повітря за необхідності частого відкривання дверей чи воріт. Завіси бувають повітряні – з подачею повітря без підігріву, і повітряно–теплові – з підігрівом повітря в калориферах.

Використання місцевої витяжної вентиляції базується на вловлюванні та виведенні шкідливих речовин безпосередньо біля джерела їх утворення. Якщо боротьба з пилом за допомогою загальнообмінної вентиляції дає малий ефект, то місцева вентиляція дає змогу повністю усунути запилення у приміщенні.

До установок місцевої витяжної вентиляції належать: витяжні зонти, відсмоктувальні панелі, бортові відсмоктувачі, активовані відсмоктувачі (створюють додаткові потоки), витяжні шафи, вентиляційні камери та кабіни, захисно–обезпилюючі кожухи, аспіровані укриття, в яких підтримується розріджене повітря, пилегазоприймачі, лійки.

Найбільш досконалою системою механічної вентиляції є кондиціонування повітря, яке застосовується для штучного створення оптимальних параметрів мікроклімату у виробничих, адміністративних, громадських приміщеннях або на робочих місцях. Створення та підтримання постійних чи змінюваних параметрів повітряного середовища проводиться автоматично незалежно від зміни зовнішніх метеорологічних умов та всередині приміщення (при частковій рециркуляції повітря) і здійснюється в спеціальних установках – кондиціонерах.

Розрахунок механічної загальнообмінної вентиляції

Вибір системи вентиляції, її продуктивність вибирається на основі розрахунків необхідного повітрообміну L (м³/год) для кожного періоду року. Кількість повітря заданих параметрів, яке необхідно подати в приміщення, визначається за кількістю тепла, вологи і шкідливих речовин, що виділяються в ньому. При одночасному виділенні в приміщення шкідливих речовин, тепла і вологи в якості необхідного повітрообмінуприймають найбільшу кількість повітря, яка одержана в розрахунках для кожного виду шкідливих виробничих виділень.

Розрахунок механічної вентиляції полягає у визначенні:

- кількості повітря, яке необхідно подати або видалити з приміщення, щоб забезпечити санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони;

- опору (втрат тиску) в системі вентиляції.

На основі цих даних вибирають тип вентилятора згідно з його аеродинамічними характеристиками (продуктивність, повний тиск); визначають потужність електродвигуна даного вентилятора, вибирають тип електродвигуна.

Розрахунок подачі необхідної кількості повітря у приміщення, проводять за такими даними:

- кількістю шкідливих виділень (теплоти, вологи, випарів, газів, пилу);

- кількістю людей, яка знаходиться в приміщенні;

- кратністю повітрообміну;

- швидкістю руху повітря у визначальних січеннях пристроїв вентиляції.

1. Розрахунок повітрообміну за надлишковим теплом

Для приміщень із надлишковим виділенням тепла кількість припливного повітря визначається за формулою

(1)

L – кількість припливного повітря за одиницю часу, яке необхідно ввести в приміщення для поглинання надлишкового тепла, м³/год;

с – питома теплоємність повітря за незмінного тиску, що дорівнює;

с=1 кДж/(кг•град) = 0,239 ккал/(кг•град)

r - густина зовнішнього повітря, кг/м³ (таблиця 1 Додатку);

t_вн і t_зовн - відповідно, температура внутрішнього і зовнішнього (припливного) повітря, (температура припливного повітря в основному приймається на 5 – 10 град нижче температури повітря в приміщенні), °C;

Для вибору оптимальної температури і вологості в приміщенні (робочій зоні) користуються санітарними нормами ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень» на основі даних з категорії важкості праці, пори року та категорії приміщення за тепловиділеннями (таблиця 2 Додатку)

Q_надл - надлишкове тепло, яке визначається різницею тепла, що надходить в приміщення (Q_надх) та втратами тепла з приміщення (Q_відх), ккал/год.

Q₁ - надходження тепла від техніки, ккал/год

860 - тепловий еквівалент, ккал/кВт;

k - коефіцієнт втрат;

N₁ - потужність техніки;

n - кількість одиниць техніки;

Q₂ - надходження тепла від світильників, ккал/год;

n - кількість світильників;

N₂ - споживана потужність світильників, кВт; N₂ = p_п . S

k - коефіцієнт втрат (k= 0.9 для потужних ламп розжарювання, 0.95 - для ламп розжарювання малої та середньої потужності, 0.4-0.6 - для люмінісцентних ламп);

S – площа приміщення, м²;

p_п – питома потужність освітлення, Вт/ м² (таблиця 3 Додатку) ;

Q₃ - надходження тепла від людей, ккал/год;

n - кількість працюючих;

q_люд - надходження тепла від однієї людини (таблиця 4 Додатку);

Q₄ - надходження тепла від сонячної радіації через вікна, ккал/год; (площа вікон для приміщень з ПК повинна складати не менше 20% площі підлоги);

m - число вікон;

S - площа одного вікна, м²;

k - коефіцієнт, який враховує матеріал віконного переплетення;

k=1.3 вікна дерев’яні одинарні,

k=0.9 подвійні,

k=1.45 металеві одинарні,

k=1.00 металеві подвійні,

k=0.6 матові

q_скл - надходження тепла через 1м² вікна при різній орієнтації вікон,

q_скл. = l50 ккал/(м² •год) - південь;

q_скл. = l00 ккал/(м² •год) – південний-схід, південний-захід;

q_скл. = 60 ккал/(м² •год) - захід, схід.

Q_відх - втрати тепла з приміщення через стіни, двері, вікна, ккал/год;

l - теплопровідність стін, ккал/(год•град•м) (l= 0.75 ккал/(год•град•м) для будівель з силікатної цегли);

S - площа стін, м²;

d - товщина стін, м (d= 0.25 м для будівель І-шої групи).

2.Розрахунок повітрообміну за газовиділенням.

Для приміщень, в яких виділяються шкідливі гази чи випари , повітрообмін визначають за їх кількістю

, (2)

де ΣG– надлишкова кількість шкідливих речовин (випарів, газів, пилу), які виділяються в приміщенні, мг/год;

C_гдк– ГДК шкідливих виділень у повітрі приміщення, мг/м³;

С_о– концентрація цих виділень у зовнішньому повітрі, мг/м³, вміст речовини у припливному повітрі можна прийняти (значення ГДК див. таблиці 5,6 Додатку)

L - кількість припливного повітря, яке необхідно ввести для зменшення вмісту газу в приміщенні, м³/год

Якщо в повітря виділяється лише нетоксичний, але небезпечний для людей диоксид вуглецю, продуктивність вентилятора розраховується за формулою:

(3)

де SG_СО2 – сума виділень двоокису вуглецю, г/год

n – кількість людей, що перебувають у приміщенні

G_л – кількість двоокису вуглецю, який виділяє одна людина приймаємо за таблицею 7 Додатку

С_гдк - ГДК двоокису вуглецю у повітрі приміщення, г/кг;

С₀- ГДК двоокису вуглецю у припливному повітрі, г/кг

ρ_пов – густина повітря при температурі приміщення, кг/ м³