ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ
Тема: «ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ »
Цель занятия:
1. Изучить виды систем вентиляции.
2. Методы расчета естественной и механической вентиляции.
План занятия:
1. Виды производственной вентиляции, их характеристика.
2. Начертить схему естественной вытяжной канальной вентиляции,
3. Ознакомиться с методикой расчета естественной общеобменной вытяжной вентиляции.
4. Начертить схему механической приточно-вытяжной вентиляции.
5. Ознакомиться с методикой расчета искусственной общеобменной вентиляции.
Кондиционирование воздуха в помещениях.
ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
ВИДЫСИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ
Производственная вентиляция — это система устройств для обеспечения на рабочих местах микроклимата и чистоты воздушной среды в соответствии с допустимыми санитарно- гигиеническими нормами. Вентиляция удаляет загрязненный и подает в рабочую зону свежий, чистый воздух, а также создаёт его необходимую подвижность. Интенсивность поступления или удаления воздуха из помещения называют воздухообменом. Отношение воздухообмена (L, м3/Ч) к объему вентилируемого помещения (V, м3) называют кратностью воздухообмена:
k = L/V
Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа заменяется весь воздух в помещении.
По назначению вентиляцию подразделяют на основную (рабочую), предназначенную для обеспечения требуемой чистоты воздуха при нормальном режиме технологического процесса, и аварийную, выполняемую лишь в тех помещениях, где возможны внезапные (аварийные) выбросы большого количества вредных веществ.
В зависимости от побудителя движения воздуха различают вентиляцию естественную, при которой движение воздуха осуществляется за счет разности плотностей холодного и нагретого воздуха и под действием ветрового давления, искусственную, осуществляемую с помощью вентиляторов, и смешанную.
По направлению потока воздуха (по принципу действия) вентиляция бывает приточной (чистый наружный воздух попадает в рабочую зону, разбавляя концентрацию вредных веществ), вытяжной (загрязненный воздух удаляют из рабочей зоны) и приточно-вытяжной, совмещающей приточную и вытяжную вентиляции.
По месту действия различают общеобменную и местную вентиляции. Общеобменная вентиляция осуществляет замену воздуха по всему помещению и наиболее целесообразна, когда вредные вещества выделяются равномерно по всему помещению.
Если в помещении имеются ярко выраженные локализованные (местные) источники выделения вредных веществ (стол электросварщика, кузнечный горн и др.), то общеобменная вентиляция может привести к распространению их по всему объему помещения и дать отрицательный эффект на других рабочих местах. В этих случаях отдельно или вместе с общеобменной применяют местную вентиляцию (местный отсос, локализованная подача чистого воздуха и т. п.).
Классификация производственной вентиляции приведена на рисунке 1 [1].
Рис. 1 Виды производственной вентиляции
Санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к системам вентиляции:
превышение объёма приточного воздуха над объёмом вытяжки 10-15%;
подача воздуха в зоны с наименьшим выделением вредностей и удаление из мест наибольшего его загрязнения; отсутствие переохлаждения или перегревания работающих; выход загрязненного воздуха только в проветриваемые участки прилегающей территории;
соответствие уровней шума и вибрации при работе вентиляции установленным нормам;
простота устройства и надежность в эксплуатации; пожаро-и взрывобезопасность.
ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
Естественную вентиляцию подразделяют на нерегулируемую (инфильтрацию), осуществляемую через открытые двери, форточки, неплотности конструкции помещения, и регулируемую, осуществляемую через специальные каналы или открываемые фрамуги (аэрация). Каналы устраивают в стенах зданий или пристраивают к ним. Загрязненный воздух через жатозийные решетки 1 (рис. 2) поступает в вертикальные каналы 2, проходит сборный канал 3, вытяжную шахту 4, дефлектор 5 и выходит наружу. Чистый воздух поступает через двери, форточки, окна и т.п.
рис. 2 рис. 3
.
Рис.2 Схема естественной вытяжной канальной вентиляции: 1 — жатозийная решетка; 2 - вертикальный канал; 3 - горизонтальный сборный канал; 4 — вытяжная шахта; 5 - дефлектор.
Рис.3 Схема дефлектра:
+ — зона повышенного давления воздуха
- — зона пониженного давления воздуха
1 – диффузор; 2 -обечайка; 3 - колпак.
Рис.4 Схема аэрации производственных помещений:
а — в зимнее время при отсутствии ветра; б — в летнее время с боковым ветром; 1 и 2 — фрамуги соответственно нижнего и верхнего рядов; 3 - световые фонари; 4-ветрозащитные экраны.
Дефлектор устанавливают на верхний конец шахты для повышения тяги. Принцип действия его основан на использовании энергии ветра. Обтекая корпус дефлектора (см. рис.3) ветер создает внутри него повышенное разрежение, за счет чего и усиливается вытяжка. Тягу увеличивает также конический расширяющийся диффузор 1 дефлектора.
Аэрацию устраивают в высоких (до 6-8 м) помещениях, имеющих три ряда открывающихся окон (фрамуг): два ряда в боковых стенах и один ряд в верхней части крыши (световые фонари). Через окна в стенах осуществляются приток или вытяжка воздуха, а через световые фонари 3 (рис. 4 а) — только вытяжка. Зимой открывают фрамуги верхнего ряда, чтобы поступающий к рабочим местам холодный воздух успел нагреться. Летом открывают фрамуги нижнего ряда, через которые поступает свежий
воздух, а загрязненный воздух при этом выходит через световые фонари. Действие ветра усиливает аэрацию. Однако при определенных направлениях он может блокировать световые фонари сквозным потоком и ухудшить удаление загрязненного воздуха. Чтобы избежать этого, около фонарей устанавливают ветрозащитные экраны (рис. 4 б), которые исключают блокировку и одновременно усиливают вытяжку. Регулируют воздухообмен открытием фрамуг. В некоторых случаях для усиления аэрации в кровле здания размещают вытяжные шахты с дефлекторами. Аэрация возрастает при наличии тепловыделений внутри помещений. Аэрация обеспечивает высокую кратность воздухообмена (40 и более).
З.РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОБЩЕОБМЕННОЙ
ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Естественная вытяжная вентиляция представляет собой трубы, проходящие через потолок и крышу помещения. Нижний конец трубы находится в помещении, а верхний несколько выступает за конёк крыши. Приток чистого воздуха, там где нет приточных каналов, проходит через неплотности в дверях, окнах, стенах здания. Воздух перемещается за счет разницы плотности наружного и внутреннего воздуха, создающей разность давления на входе и выходе вытяжной трубы. Рассчитывается количество вытяжных труб для помещения в зависимости от объема помещения [1].
Разность давлений,Па, на концах вытяжной трубы:
ΔH=gh(рн - рв),
где g=9,8lM/c2 - ускорение свободного падения; h - длина вытяжной трубы, м; рНр в-плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.
Плотность воздуха можно определить по формуле: рн=1,293/(1+αtн), pв= 1,293/(l+αtв), где 1,293=р - плотность воздуха при 0°С и нормальном атмосферном давлении; a - коэффициент объемного расширения газов; tн и tв- наружная и внутренняя температура, °С.
Зная разность давлений, находим скорость движения воздуха,м/с, в вытяжных трубах по формуле:
υ= 
При прохождении по трубам воздух будет встречать сопротивление, зависящее от формы поперечного сечения и качества стенок трубы, поэтому действительная скорость будет меньше рассчитанной. При расчете естественной вентиляции действительную скорость в трубе определяют по формуле:
υд= μ
где μ - коэффициент, учитывающий сопротивление движению воздуха в вытяжной трубе (μ = 0,1...0,6)
Затем определяем необходимую производительность всей естественной вентиляции в помещении,м3/ч, которая зависит от объема помещения и кратности воздухообмена:
L = к V,
к - кратность воздухообмена; V - объем помещения, м3.
Зная действительную скорость воздуха в трубе и производительность вентиляции, находим суммарную площадь 5Т сечения вытяжных труб, м2, по формуле:
ST=L/(3600 vд)
Далее определяем количество труб, для чего рассчитываем площадь S поперечного сечения (прямоугольного или круглого) одной трубы. Площадь труб круглого сечения рассчитывают по формуле:
πd 2
S= 4
Количество труб находят из отношения:
n = ST/S
МЕХАНИЧЕСКАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
Механическую вентиляцию осуществляют с помощью вентиляторов, системы воздуховодов, по которым подают и удаляют воздух из любой зоны помещения. Ее основные достоинства — возможность подачи воздуха в больших объемах, обработка и перемещение его на большие расстояния. Механическая вентиляция может быть выполнена приточной, приточно- вытяжной, общеобменной и местной.
Система приточной вентиляции работает следующим образом. Наружный воздух вентилятором 4 (рис. 5) через воздухообменник 1 подается к фильтрам 2, где он очищается от пыли, далее при необходимости подогревается, охлаждается или увлажняется в теплообменнике 3, проходит глушитель шума 5 и по воздуховодам 6, расположенным по периметру помещения, через приточные отверстия 7 поступает к рабочим местам. Обычно приточный воздух подают в верхнюю часть помещения или в зону дыхания человека. Приточная вентиляция создает некоторое избыточное давление в помещении, за счёт чего загрязненный воздух выходит наружу через двери, окна, форточки.
Воздуховоды выполняют круглого или прямоугольного сечения из листовой оцинкованной или нержавеющей стали, пластмассы, иногда из кирпича, бетона или других материалов. Для перемещения воздуха применяют центробежные или осевые вентиляторы.
Вытяжная вентиляция состоит из воздухозаборников 8, расположенных по периметру помещения или в местах с наибольшим выделением вредных веществ, воздуховодов 9, вентилятора 10, оборудования для очистки выбрасываемого воздуха 11, вытяжной шахты 12, устанавливаемой на 1-1,5 м выше конька крыши.
В производственных помещениях с выделением вредных или горючих газов удалять загрязненный воздух следует из верхней зоны с воздухообменом кратностью не менее 1 раза за час, а в помещениях высотой более 6,0 м воздухообмен должен быть не менее 6 м3 в час на каждый 1м2 площади помещения.
1— воздухоприёмник; 2 —противопылевой
фильтр; 3 — оборудование для тепловлажностной
обработки воздуха; 4 — приточный вентилятор;
5— глушитель шума; б — приточный
воздуховод; 7— приточные
воздухораспределительные насадки;
8 — воздухозаборники (вытяжные отверстия);
9 — вытяжной воздуховод; 10 —вытяжной
вентилятор; 11—оборудование для очистки
вытяжного воздуха; 12 — вытяжная шахта;
13 — регулировочные клапаны;
14 — рециркуляционный воздуховод;
ПВК — приточная вентиляционная камера;
ВВК — вытяжная вентиляционная камера.
Приемные отверстия для удаления воздуха
системами общеобменной вытяжной вентиляции
из верхней зоны помещения следует размещать:
для удаления избытков теплоты, влаги, вредных
газов — под потолком, но не ниже 2 м от пола;
для удаления взрывоопасных смесей газов, паров,
аэрозолей — не ниже 0,4 м от потолка.
Приемные отверстия для удаления воздуха из
нижней зоны размещают на высоте 0,3 м от пола
до низа отверстий. Из нижней зоны следует
удалять воздух, загрязненный пылями и аэрозолями.
Вытяжная вентиляция создает некоторое
разрежение в помещении, которое
компенсируется притоком воздуха снаружи или
из смежных цехов. Это явление приводит
к чрезмерной подвижности воздуха, образованию
сквозняков, особенно около дверей и окон,
охлаждению цеха в зимних условиях,
подсосу вредных веществ из других
участков. Поэтому чаще всего
вытяжную вентиляцию устраивают совместно
с приточной.
При приточно-вытяжной вентиляции воздух подают в помещение приточной вентиляцией, а удаляют вытяжной. Иногда приточную и вытяжную вентиляции соединяют рециркуляционным воздуховодом 14, по которому часть удаляемого воздуха повторно направляется к рабочим местам. Этим достигается экономия энергии на тепловлажностную обработку воздуха. Для рециркуляции в соответствии со СНиП 2.04.05-91 [2] разрешается использовать воздух с концентрацией вредных веществ не более 30% ПДК, не содержащий неприятных запахов, болезнетворных бактерий, вирусов, грибов. Объем рециркуляционного воздуха регулируют клапанами 13.
Оборудование для подачи и обработки приточного и вытяжного воздуха (вентиляторы, фильтры, калориферы, увлажнители и т. п.) обычно располагают в отдельных помещениях — приточно- вентиляционных (ПВК) и вытяжных вентиляционных камерах (ВВК).
Местная механическая вентиляция может быть приточной и вытяжной. К местной приточной вентиляции относят воздушные души, местные оазисы, воздушные завесы.
Воздушное душирование (рис.ба) представляет собой подачу на рабочее место воздушной струи горизонтально или сверху под углом с заданными температурой и скоростью движения воздуха. Его применяют в горячих цехах с интенсивностью теплового облучения 140 Вт/м2 и более для обеспечения необходимого температурного режима, а также на других участках для снижения в рабочей зоне концентрации вредных веществ. Температура и скорость движения воздуха при воздушном душировании установлены в зависимости от категорий работ, температуры воздуха в рабочей зоне (вне струи) и поверхностной плотности лучистого теплового потока (в пределах 16-28°С и 1-3,5 м/с).
Местный оазис (рис. 66) представляет собой подачу чистого воздуха в нижнюю часть рабочей зоны, отгороженную со всех сторон, кроме верха, легкими щитами.
Воздушная завеса — воздушный поток, направленный под углом в створ ворот, дверей, для защиты помещения от проникновения в него холодного воздуха Воздушные завесы (рис. 6в) бывают с подачей холодного и подогретого воздуха (до 50°С для дверей и до 70°С для ворот), с подачей воздуха снизу, сверху, с одной или двух боковых сторон.
Местную вытяжную вентиляцию выполняют также в виде аспирационных кожухов (рис. 7а), вытяжных зонтов (рис. 7б), вытяжных шкафов (рис. 7в), бортовых отсосов из ванн (рис. 7г) и др.
 |
Аварийную вентиляцию устраивают только вытяжной и, как правило, механической. Она может быть отдельной или совмещенной с основной вентиляцией, должна обеспечивать кратность воздухообмена в соответствии с технологической частью проекта вентиляционной системы.