Тема 5. вентиляция и кондиционирование воздуха
38. Классификация вентиляции [8, c. 59; 9, с. 40; 28, с. 71]
Важным средством обеспечения нормальных санитарно-гигиенических и метеорологических условий в производственных помещениях является вентиляция - это
организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного промышленными вредностями воздуха.
По способу подачи в помещение воздуха и его удаления вентиляцию делят на:
· · естественную;
· · механическую;
· · смешанную.
По назначению вентиляция может быть общеобменной и местной.
39. Виды вентиляции за счет естественных условий [8, c. 59; 9, с. 54; 12, с. 48; 28, с. 71]
Естественная вентиляция создает необходимый воздухообмен за счет разности температур и весов воздуха ( внутри tв?в и снаружи tн?н помещений, а также за счет ветра. На рис. 10 приведена схема распределения давления воздуха и разность высот приточного и вытяжного проемов.
40. Виды механической вентиляции [8, c . 65; 9 с. 55; 28, c. 74]
Механическая вентиляция состоит из воздуховодов и побудителей движения (механических вентиляторов - рис. 12; эжекторов – рис. 13). Вентиляторы по принципу действия подразделяются на центробежные и осевые. Основными элементом вентилятора любого типа является рабочее колесо, состоящее из ряда лопаток и лопастей и кожуха.
 |  |
| Рис. 12. Вентиляторы:а - центробежный; б - осевой; 1-кожух; 2 - рабочее колесо. | Рис. 13. Схема эжекторной установки: 1,2 – трубы; 3 – сопло; 4 – диффузор;5 – воздуховод; 6 – вентилятор высокого давления |
У центробежного вентилятора при вращении рабочего колеса воздух попадает в каналы между лопатками и под действием центробежных сил отбрасывается в спиральный кожух и далее в выходное отверстие и по воздуховодам в место его распределения.
В осевых вентиляторах забираемый воздух направляется вдоль оси вращения.
Механическая вентиляция подразделяется на общеобменную и местную.
Воздухообмен осуществляется независимо от внешних метеорологических условий, при этом поступающий воздух может подогреваться или охлаждаться, подвергаться увлажнению либо осушению. Выбрасываемый воздух подвергается очистке.
Механическая общеобменная вентиляция может быть: а) приточная; б) вытяжная; в) приточно-вытяжная.
Приточная система вентиляции (рис. 14,а) производит забор воздуха через воздухозаборное устройство, затем воздух проходит через калорифер, где воздух нагревается и увлажняется и вентилятором подается по воздухопроводам в помещение через насадки для регулировки притока воздуха. Загрязненный воздух вытесняется через двери, окна, фонари, щели.
Вытяжная вентиляция (рис. 14,б) удаляет загрязненный и перегретый воздух через воздухоотводы и очиститель, а свежий воздух поступает через окна, двери и неплотности конструкций.
Рис.14. Схемы механических общеобменных вентиляционных установок:
а - приточная; б - вытяжная; 1-воздухораспределители;
2-воздуховоды; 3-калорифер; 4-вентилятор; 5 - воздухо-
заборная шахта; 6- воздухоприемники
Приточно-вытяжная система вентиляционных установок состоит из приточной и вытяжной, работающих одновременно.
Местная вентиляция проветривает места непосредственного выделения вредностей и она также может быть приточной или вытяжной.
Вытяжная вентиляция удаляет загрязненный воздух по воздуховодам; воздух забирается через воздухоприемники, которые могут быть выполнены в виде: вытяжного шкафа. вытяжного зонта, бортовых отсосов.
Местные отсосы (рис 15) устраиваются непосредственно у мест выделения вредностей: у электро- и газосварочных рабочих мест, в зарядных отделениях аккумуляторных цехов, у гальванических ванн.
Рис. 15. Местные отсосы:
а - вытяжной шкаф; б- зонт ; в- укрытие ширмами;
в-односторонний бортовой отсос; д-двухсторонний бортовой отсос; г - передувка
Для улучшения микроклимата ограниченной зоны помещения применяется местная приточная вентиляция в виде воздушного душа, воздушного оазиса-участка с чистым прохладным воздухом, воздушной завесы (рис.16, 17).
 |  |
| Рис. 16. Воздушный душ на рабочих местах | Рис. 17. Воздушная тепловая завеса у ворот цеха |
Воздушная завеса применяется для предотвращения поступления в помещение наружного холодного воздуха. Для этого в нижней части проема устраивается воздухоотвод со щелью, из которой теплый воздух подается навстречу потоку холодного под углом 30-45 град. со скоростью 10 -15 м/сек.
41. Кондиционер, назначение кондиционирования воздуха [4, с.156; 8, с. 73; 9, с.56; 12, с. 58]
Эффективным, хотя и дорогостоя-щим видом общеобменной приточной вентиляции является кондиционирование воздуха.
Кондиционированием воздуха называется искусственное поддержание его в помещении в определенных условиях (кондициях) по температуре, влажности и чистоте. В соответствии с заданными условиями воздух нагревают или охлаждают, увлажняют или осушают, очищают от пыли или запахов (дезодорация), подвергают ионизации (a - лучами) или озонированию.
На промышленных предприятиях кондиционирование воздуха применяется либо для обеспечения комфортных санитарно-гигиенических условий, создание которых обычной
вентиляцией невозможно, либо как составная часть технологического процесса. В последнем случае кондиционирование применяют:
а) для поддержания определенных температурно-влажностных условий, позволяющих производить обработку материалов и изделий с минимальными допусками (точное машиностроение);
б) для обеспечения особой чистоты воздуха и исключения выделения влаги из него, а также пота с рук рабочих на точно обработанные поверхности изделий (полупроводниковая, электровакуумная промышленность); например:
1. 1. число отказов полупроводников американского производства в 5-6 раз больше японского;
2. 2. в электронной промышленности Японии одна бракованная деталь на 1 тыс. компонентов, а в США - на 100 изделий;
3. 3. для японских компаний средняя величина расходов по гарантийному обслуживанию 0,5 % объема продажи продукции, а в американских в 3-8 раз больше;
в) для поддержания заданного влагосодержания материалов и изделий.
Рис. 18. Схема кондиционера:
I – камера смешения воздуха; II – промывная камера; III – камера второго подогрева; 1- воздуховод наружного воздуха; : 2 – воздуховод рецирку- ляционного вохдуха; 3, 6 – калориферы; 4 – каплеотделитель; 5 – форсунки; 7 – фильтр
Кондиционер (рис 18) - это вентиляционная установка, которая с помощью приборов автоматического регулирования поддерживает в помещении заданные параметры воздушной среды. Кондиционер состоит из трех основных частей:
1) отделения смешения воздуха, где рециркуляционный воздух из помещения смешивается с наружным, а в холодное время подогревается калорифером ;
2) промывной камеры, где воздух очищается, увлажняется и охлаждается (в летнее время) водой, распыляемой форсунками;
3) отделения второго подогрева, где очищенный воздух вновь подогревается калорифером, его относительная влажность снижается до заданной и воздух вентилятором направляется в воздуховод.
Однако необходимо иметь в виду, что кондиционирование без ионизации снижает концентрацию ионов в воздухе.
Ионы (частицы) - это электрически заряженные атомы и молекулы воздушной среды. Минимально необходимый и максимально допустимый уровни определяют интервал концентраций во вдыхаемом воздухе помещений. Отклонение от этих уровней создает угрозу здоровью человека.
Санитарно-гигиеническими нормами регламентированы, соответственно положительный и отрицательный, уровень числа ионов в 1 см3 воздуха минимально необходимый 400 и 600; оптимальный 1500-3000 и 3000 - 5000; максимально допустимый 5000 и 5000. Ионы в воздухе образуются вследствие естественной, технологической и искусственной ионизации, последняя осуществляется ионизаторами.
42. Принципы выбора и расчета вентиляции [9, с.57; 28, c.77]
При проектировании вентиляции производственных помещений необходимо правильно выбрать систему вентиляции. Её выбор зависит от технологического оборудования, его расположения и свойств выделяющихся вредностей.
При незначительной токсичности производственных выделений, отсутствии тепловыделения и малом объеме помещений ограничиваются местной вытяжкой.
В помещениях со значительным тепловыделением и малой вредностью (помещения с электродвигателями и др.) обеспечиваются механической приточной вентиляцией с выходом воздуха через фрамуги, вентиляционные фонари.
В более сложных случаях применяют приточно-вытяжную механическую вентиляцию.
Вытяжку загрязненного воздуха необходимо предусматривать в направлении его естественного движения.
Необходимое количество воздуха, подаваемого в помещение для разбавления вредных веществ, рассчитывается по следующей формуле:
где:
L - объем необходимого воздуха, м3/ч;
G - масса вредных веществ, г/ч;
Спдк - ПДК, г/м3;
Cпр - концентрация вредностей в приточном воздухе, г/м3; согласно санитарных норм Спр не должно превышать 30% ПДК.
В помещениях со значительным тепловыделением количество приточного воздуха рассчитывается по формуле:
где:
Qизб - избытки теплоты, ДЖ/ч;
tуд и tпр - температура удаляемого и проточного воздуха, оС;
C - теплоемкость приточного воздуха, ДЖ/кг К;
g пр - плотность приточного воздуха, кг/м3.
При расчете местного отсоса объем удаляемого воздуха подсчитывается по формуле:
L = 3600 F V м3ч,
где:
F - площадь открытого сечения вытяжного устройства, м2;
V - скорость движения всасываемого воздуха ( 0.5-1.7) м/с.
При незначительном выделении вредностей расчет воздухообмена может быть произведен по кратности (выбирается по справочникам);
где:
G - количество воздуха, подаваемого или удаляемого из помещения, м3/г;
V - объем помещения, м3.
43. Отопление [8, с.97]
Целью отопления помещений является поддержание в них в холодное время года заданной температуры воздуха. Система отопления должна компенсировать потери тепла Qп через строительные ограждения Qо , а также на нагрев проникающего в помещение холодного воздуха Qв , поступающих материалов и транспорта Qм . Эти потери можно определить по формуле:
Qп = Qо + Qв + Qм
Из этих составляющих основными являются потери тепла (ккал/ч) через строительные ограждающие конструкции (стены, потолки, окна и т.д.), определяемые по формуле:
Qо = k F (tвн - tнар ),
где:
k - коэффициент теплопередачи конструкции, ккал/м2 ч град;
F - поверхность ограждения, м2;
tвн - температура воздуха в помещении;
tнар - расчетная температура наружного воздуха, принимается в зависимости от местонахождения предприятия.
Например, для Москвы tнар = -26 оС.
Расчет потерь ведут отдельно для каждой ограждающей конструкции, а затем полученные результаты суммируют.
Количество тепла, идущего на нагрев холодного воздуха, составляет обычно20-30 % потерь тепла Qогр;,на нагрев поступающих извне материалов, транспорта -5-10%.
На основании данных расчета тепловых потерь и производственных выделений тепла составляют тепловые балансы производственного помещения и определяют мощности отопительных установок.
Отопление устраивается только в тех случаях, когда потери тепла превышают тепловыделения в помещении, т.е. Qп > Q. Если же Qп < Q (более редкий случай), то отопление не делается. В нерабочее время для поддержания в помещениях температуры 5-10оС, а также на случай ремонтных работ устраивают дежурное отопление.
В зависимости от теплоносителя системы отопления бывают водяные, паровые, воздушные и комбинированные.
Системы водяного отопления наиболее приемлемы в санитарно-гигиеническом отношении. Они подразделяются на системы с нагревом воды до 100 оС и выше (перегретая вода). В качестве побудителей движения воды используются водяные насосы и элеваторы (эжектирующее устройство). Вода в систему отопления подается либо от собственной котельной, либо от районной или городской котельной, или ТЭЦ.
Системы парового отопления бывают низкого давления - до 0,7 ати и высокого давления - более 0,7 ати. Эти системы применяются главным образом в тех помещениях, в которых пар используется для промышленных целей.
Паровое отопление высокого давления разрешается устраивать в производственных помещениях, где технологические процессы не сопровождаются выделением органической пыли или когда пыль неорганического происхождения не взрывоопасна и не воспламеняется.
В качестве нагревательных приборов применяют радиаторы, ребристые трубы и регистры из гладких труб.
В производственных помещениях со значительными выделениями пыли устанавливают нагревательные приборы с гладкими поверхностями, допускающими их легкую очистку. Поэтому ребристые батареи в таких помещениях не применяют, так как осевшая пыль вследствие нагрева будет пригорать, издавая неприятный запах гари. Кроме того, пыль при высоком нагреве может быть опасна из-за возможности ее воспламенения.
Воздушная система отопления характерна тем, что подаваемый в помещение воздух предварительно нагревается в калориферах (паровых, водяных или электрокалориферах). В зависимости от расположения и устройства системы воздушного отопления бывают центральными и местными. В центральных системах, которые часто совмещаются с приточными вентиляционными системами, нагретый воздух подается по системе воздуховодов от расположенного, как правило, вне помещения калорифера. В местных системах нагрев и подача воздуха в определенное место помещения производится отопительными агрегатами.
В административно-бытовых помещениях находит применение панельное отопление, которое работает вследствие отдачи тепла от строительных конструкций, в которых проложены трубы с циркулирующим в них теплоносителем.