Вентиляція виробничих приміщень

Під вентиляцією розуміють сукупність заходів та засобів призначених для забезпечення на постійних робочих місцях та зонах обслуговування виробничих при­міщень метеорологічних умов та чистоти повітряного середовища, що відповідають гігієнічним та технічним вимогам.

Вентиляція класифікується за такими ознаками:

- за способом переміщення повітря - природна, штучна (механічна) та сумі­щена (природна та штучна одночасно);

- за напрямком потоку повітря - припливна, витяжна, припливно-витяжна;

- за місцем дії - загальнообмінна, місцева, комбінована;

- за призначенням - робоча, аварійна.

Природна вентиляція

Природна вентиляція відбувається внаслідок теплового та вітрового напорів. Тепловий напір обумовлений різницею температур, а значить і густини внутрішнього і зовнішнього повітря. Вітровий напір обумовлений тим, що при обдуванні вітром будівлі, з її навітряної сторони утворюється підвищений тиск, а підвітряної - розрідження.

Природна вентиляція може бути неорганізованою і організованою. При неор­ганізованій вентиляції невідомі об'єми повітря, що надходять та вилучаються із примі­щення, а сам повітрообмін залежить від випадкових чинників. Неорганізована природна вентиля­ція включає інфільтрацію - просочування повітря через нещільності у вікнах, дверях, перекриттях тощо та провітрювання, що здійснюється при відкриванні вікон та кватирок.

Організована природна вентиляція називається аерацією. Для аерації в стінах будівлі роблять отвори для надходження зовнішнього повітря, а на даху чи у верхній частині будівлі встановлюють спеціальні пристрої (ліхтарі) для видалення відпрацьованого повітря.

У виробничих приміщеннях внаслідок надходження тепла від устаткування, нагрітих матеріалів та речовин, людей, температура повітря як в теплий, так і в холод­ний періоди року, зазвичай, вище температури зовнішнього повітря.

Штучна вентиляція

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

Механічна вентиляція може бути робочою або аварійною. Як правило, аварійна вентиляція повинна забезпечувати 8-12-кратний повітрообмін за годину в приміщенні. Робоча вентиляція може бути загальнообмінною, місцевою чи комбінованою.

3.1. Загальнообмінна штучна вентиляція

Загальнообмінна вентиляція забезпечує створення необхідного мікроклімату та чистоти повітряного середовища у всьому об'ємі робочої зони приміщення. Вона застосовується для видалення надлишкового тепла при відсутності токсичних виді­лень, а також у випадках, коли характер технологічного процесу та особливості виробничого устаткування виключають можливість використання місцевої витяж­ної вентиляції.

Розрізняють чотири основні схеми організації повітрообміну при загальнооб­мінній вентиляції: зверху вниз, зверху вверх, знизу вверх, знизу вниз (рис. 2).

Схеми зверху вниз (рис. 2, а) та зверху вверх (рис. 2, б) доцільно застосову­вати у випадку, коли припливне повітря в холодний період року має температуру нижчу температури приміщення. Інші дві схеми (рис. 2, в та 2, г) рекомендується використовувати тоді, коли припливне повітря в холодний період року підігрівається і його температура вища за температуру внутрішнього повітря.

Рис. 2 – Схема організації повітрообміну при загальнообмінній вентиляції

Загальнообмінна штучна вентиляція може бути припливною, витяжною чи при­пливно-витяжною.

Припливна загальнообмінна вентиляція забезпечує подачу чистого зов­нішнього повітря у приміщення. При цьому видалення забрудненого повітря здійсню­ється через вентиляційні отвори, фрамуги, дефлектори. Даний вид механічної венти­ляції застосовується у виробничих приміщеннях зі значним тепловиділенням і низь­кою концентрацією шкідливих речовин. Схема припливної механічної вентиляції (рис. 3) включає: повітрозабірний пристрій 1; фільтр для очищення повітря 2; повіт­ронагрівач (калорифер) 3; вентилятор 5; мережу повітроводів 4 та припливних патрубків з насадками 6. Якщо немає необхідності підігрівати припливне повітря, то його пропускають безпосередньо у виробничі приміщення через обвідний канал 7.

Рис. 3 – Схема припливної загальнообмінної вентиляції

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

Витяжна загальнообмінна вентиляція застосовується у виробничих при­міщеннях, в яких відсутні шкідливі речовини, а необхідна кратність повітрообміну є невеликою, а також у допоміжних, побутових та складських приміщеннях. Витяжна вентиляція (рис. 4) складається із очисного пристрою 1, вентилятора 2, центрального 3 та відсмоктувальних повітроводів 4.

Рис. 4 – Схема витяжної загальнообмінної вентиляції

Повітря після очищення необхідно викидати на висоті не менше ніж 1 м над гребенем даху. Забороняється робити викидні отвори безпосередньо у вікнах.

Припливно-витяжна загальнообмінна вентиляція застосовується у при­міщеннях, в яких необхідно забезпечити підвищений та надійний повітрообмін. При цьому виді механічної вентиляції у виробничих приміщеннях, де виділяється значна кількість шкідливих газів, парів, пилу витяжка повинна бути на 10% більшою ніж приплив, щоб шкідливі речовини не витіснялись у суміжні приміщення з меншою шкідливістю.

3.2. Місцева вентиляція

Місцева вентиляція може бути припливною і витяжною.

Місцева припливна вентиляція, при якій здійснюється концентрована подача припливного повітря заданих параметрів (температури, вологості, швидкості руху), виконується у вигляді повітряних душів, повітряних та повітряно-теплових завіс.

Повітряні душі використовуються для запобігання перегрівання робітників у гарячих цехах, а також для утворення, так званих, повітряних оазисів (простір виробничої зони, що різко відрізняється своїми фізико-хімічними характеристиками від решти приміщення).

Повітряні та повітряно-теплові завіси призначені для запобігання надходжен­ня в приміщення значних мас холодного зовнішнього повітря при необхідності ча­стого відкривання дверей чи воріт. Повітряна завіса створюється струменем повітря, що подається із вузької довгої щілини, під деяким кутом назустріч потоку холодного повітря. Канал зі щілиною розміщують збоку, знизу чи зверху воріт або дверей.

Місцева витяжна вентиляція забезпечує вловлювання шкідливих виділень (газів, парів, пилу) безпосередньо в місцях їх виділення, а відтак запобігає їх поширенню в приміщенні (рис. 5).

Рис. 5 – Класифікація місцевих відсмоктувачів

Основними чинниками при виборі типу місцевої витяжки є характеристики шкідливих виділень (температура, густина парів, токсич­ність), положення робітника при виконанні роботи, особливості технологічного проце­су та устаткування.

Методи розрахунку систем штучної вентиляції

Основне завдання розрахунку загальнообмінних систем штучної вентиляції - визначити кількість повітря L (м³/год), що необхідно подати або вилучити з примі­щення. При розрахунку вентиляції в цехах, повітрообмін, як правило, визначають розрахунковим шляхом за конкретними даними про кількість шкідливих виділень (теплоти, вологи, парів, газів, пилу).

1. Для цехів, де виділяються шкідливі речовини, повітрообмін визначають за кількістю шкідливих газів, парів, пилу, що надходять у робочу зону, з метою розбавлення їх припливним повітрям до гранично допустимих концентрацій:

де U- кількість шкідливих речовин, що надходять у повітря цеху, мг/год.;

k₁ - гранично допустима концентрація шкідливих речовин, що надходять у повітря цеху, мг/м³;

k₂ - концентрація тих же шкідливих речовин у припливному повітрі, мг/м³.

2. Для цехів з виділенням надлишкового тепла кількість припливного повітря визначається із умови асиміляції цього тепла:

,

де Q_над - надлишкове тепло в цеху, кДж/год;

С - питома теплоємність повітря при постійному тиску, що дорівнює 1 кДж/ (кг∙°С);

γ - густина припливного повітря, кг/м³;

t_в - температура повітря, що виходить з цеху, °С;

t_п - температура припливного повітря, °С.

3. Для цехів зі значним виділенням водяних парів необхідний повітрообмін визначається за надлишком вологи:

,

де G - маса водяних парів, що виділяються різними джерелами в приміщення, г/год;

d_в - вологовміст повітря, що виходить з цеху, г/кг;

d_П - вологовміст повітря, що надходить у цех (припливного), г/кг;

γ - густина припливного повітря, кг/м³.

4. Для приміщень, де немає шкідливих виділень (або кількість їх незначна) приплив (витяжку) повітря можна визначити за кратністю повітрообміну (k) - відношенням об'єму повітря, що подається (вилучається) за одиницю часу L (м³/год) до об'єму приміщення V (м³):

.

Кратність повітрообміну показує скільки разів протягом години необхідно замінити весь об’єм повітря в даному приміщенні для створення нормальних умов повітряного середовища. Визначивши за довідником кратність повітрообмі­ну і знаючи об’єм приміщення можна порахувати кількість припливного повітря чи витяжки.

5. Для приміщень, де не утворюються шкідливі виділення та надлишкове тепло і немає необхідності у створенні метеорологічного комфорту можна використати формулу:

L = l∙n,

де l - мінімальна подача повітря на одного працівника відповідно до санітарних норм (при об'ємі приміщення, що припадає на одного працівника, до 20 м³ - l = 30 м³ / год, а при об'ємі більше 20 м³ - l = 20 м³/ год);

n - кількість працівників у приміщенні.

При розрахунку місцевої витяжної вентиляції кількість повітря, що вилучається місцевою витяжкою (зонт, панель, шафа) можна порахувати за формулою:

L = F ∙ν∙ 3600 (м³/год),

де F- площа поперечного перерізу отвору місцевої витяжки, м²;

ν - швидкість руху вилученого повітря в цьому отворі (приймається від 0,5 до 1,7 м/с в залежності від токсичності та леткості газів та парів).

Кондиціювання повітря

Кондиціювання повітря - це створення та автоматичне підтримування в приміщенні заданих або таких, що змінюються за певною програмою метеорологіч­них умов, які є найбільш сприятливими для працівників чи для нормального проті­кання технологічного процесу. Кондиціонування повітря може бути повним та непов­ним. Повне кондиціонування повітря передбачає регулювання температури, вологості, швидкості руху повітря, а також можливість його додаткового оброблення (очищення від пилу, дезінфекції, дезодорації, озонування). При неповному кондиціонуванні регулюється лише частина параметрів повітря.

Кондиціонування повітря здійснюється кондиціонерами, які підрозділяються на центральні та місцеві. Центральні кондиціонери призначені для обслуговування ве­ликих за розмірами приміщень. Місцеві кондиціонери мають малу продуктивність і встановлюються безпосередньо в невеликих приміщеннях. Такі кондиціонери, зазвичай, працюють на зовнішньому повітрі за, так званою, припливною схемою.

Системи опалення

Системи опалення являють собою комплекс елементів, необхідних для нагріван­ня приміщень у холодний період року. До основних елементів систем опалення належать джерела тепла, теплопроводи, нагрівальні прилади (радіатори). Теплоносі­ями можуть бути нагріта вода, пара чи повітря.

Системи опалення поділяють на місцеві та центральні.

До місцевого належать пічне та повітряне опалення, а також опалення місце­вими газовими та електричними пристроями. Місцеве опалення застосовується, як правило, в житлових та побутових приміщеннях, а також у невеликих виробничих приміщеннях малих підприємств.

До систем центрального опалення належать: водяне, парове, панельне, повіт­ряне, комбіноване.

Водяне опалення низького тиску відповідає основним санітарно-гігієнічним вимогам і тому широко використовується на багатьох підприємствах різних галузей промисловості. Основний недолік системи водяного опалення - можливість її замерзання при вимиканні в зимовий період, а також повільне нагрівання великих приміщень після тривалої перерви в опаленні.

Парове опалення має низку санітарно-гігієнічних недоліків. Зокрема, внаслідок перегрівання повітря знижується його відносна вологість, а органічний пил, що осідає на нагрівальних приладах, підгоряє і створює запах гару. Окрім того, існує небезпека пожеж та опіків. Враховуючи вищевказані недоліки не допускається застосування парового опалення в пожежонебезпечних приміщеннях та приміщеннях зі значним виділенням органічного пилу.

Панельне опалення доцільно застосовувати в адміністративно-побутових при­міщеннях. Воно діє завдяки віддачі тепла від будівельних конструкцій, в яких вмон­товані спеціальні нагрівальні прилади (труби, по яких циркулює вода) або електрона­грівальні елементи. Основні недоліки - відносно високі початкові витрати при встановленні та важкість ремонту при експлуатації.

Повітряне опалення може бути центральним (з подачею нагрітого повітря від
єдиного джерела тепла) та місцевим (з подачею теплого повітря від місцевих нагрівальних приладів). Основні переваги цієї системи опалення: швидкий тепловий ефект в приміщенні при вмиканні системи; відсутність у приміщенні нагрівальних приладів; можливість використання в літній період для охолодження та вентиляції приміщень; економічність, особливо, якщо це опалення суміщене із загальнообмінною вентиляцією.

При виборі системи опалення підприємств, що проектуються чи реконструюють­ся необхідно враховувати санітарно-гігієнічні, виробничі, експлуатаційні та еконо­мічні чинники. Слід зазначити, що досить ефективною є комбінована система опален­ня (центральне повітряне опалення, суміщене із загальнообмінною вентиляцією та водяне низького тиску).