Естественная вентиляция может осуществляться, во-первых, за счет разности температур воздуха в помещении и вне его, что приводит к разности объемной массы наружного и внутреннего воздуха и создает давление, называемое «тепловым напором».
Во-вторых, если воздух поступает в помещение под воздействием ветра (через проемы, неплотности и поры в стенах), то в этом случае говорят о действии «ветрового напора».
Формы естественной вентиляции - инфильтрация (неорганизованное проникновение наружного воздуха через неплотности, щели в оконных рамах, световых фонарях, поры в стенах), проветривание (частично регулируемое поступление воздуха через окна, фрамуги) и аэрация (осуществляемая при действии теплового и ветрового напоров).
Механическая вентиляция осуществляется за счет работы специальных механических установок - вентиляторов или эжекторов (механических побудителей движения воздуха), способствующих нагнетанию или извлечению воздуха. Она организуется, если метеорологические условия и чистота воздуха в помещениях не могут быть обеспечены вентиляцией с естественным побуждением.
II. По функции вентиляцию делят на приточную, осуществляющую подачу чистого воздуха в помещение, вытяжную, предназначенную для удаления загрязненного воздуха, и приточно-вытяжную.
III. По форме организации воздухообмена различают вентиляцию общую, точнее - общеобменную (с рассеянной или сосредоточенной подачей или удалением воздуха из всего объема помещения), местную и зональную.
Таким образом, в различных сочетаниях вентиляция может быть приточно-вытяжной механической, приточно-вытяжной естественной, может происходить сочетание естественной вытяжки с меха- ническим притоком, или естественной общеобменной вентиляции с приточной, либо вытяжной механической и т.д.
Естественная вентиляция
Такие виды естественной вентиляции, как инфильтрация и проветривание способны в очень малой степени способствовать обмену воздуха в производственных помещениях. Так, инфильтрация может обеспечить лишь двукратный обмен воздуха, проветривание - несколько больше.
Правильно же спроектированная и организованная аэрация может довести воздухообмен до сотен тысяч кубометров в час.
Аэрация - организованная управляемая вентиляция - осуществляется в результате теплового или ветрового напора при их одновременном или раздельном действии.
Использование аэрации эффективно в горячих цехах предприятий таких промышленных отраслей как металлургия, машиностро- ение и др., где имеются источники интенсивного тепловыделения (сталеплавильные, прокатные, электродуговые, закалочные печи, нагревательные горны и т.д.) и в связи с этим в воздух выделяется большое количество тепла. Разность температур наружного и внутреннего воздуха приводит к разности его объемного веса. Поэтому тепловой напор тем сильнее, чем больше разница температур вне и внутри цеха.
Наружный воздух проникает в здание через боковые окна в продольных стенах здания, смешивается с нагретым внутренним воздухом и устремляется вверх - к аэрационным фонарям (рис. 25.1).
Действие ветрового напора обусловлено непосредственным давлением ветра на здание. Через открытые на наветренной стороне окна (летом на обоих уровнях, зимой - только через верхний ряд) наруж- ный воздух проникает внутрь цеха. С подветренной стороны ветер, обтекая здание, создает отрицательное воздушное давление, чем обеспечивается эффективное удаление воздуха через аэрационные фонари (в). Для предотвращения задувания через фонари обратно в цех выбрасываемого из помещения воздуха устраиваются так называемые «незадуваемые фонари» с ветроотбойными щитами.
Аэрация организуется, как правило, в одноэтажных отдельно стоящих зданиях. Допускается размещение аэрируемых цехов в верхних этажах многоэтажных зданий.
Аэрируемое здание должно быть свободно по периметру, при этом разрешается пристройка не более 40% протяженности продольных стен.
Чем больше высота цеха, тем лучше воздушная тяга и тем больше эффективность аэрации.
При аэрации осуществляются большие воздухообмены, она является экономичной, так как не требует затрат электроэнергии. В то же время она значительна сложнее в управлении, так как зависит от погодных условий, ветрового и теплового напоров. Воздух перед выбросом в атмосферу не обрабатывается, т.е. не очищается от вредных примесей.
При наличии в приточном воздухе пыли и вредных веществ в концентрациях, превышающих 30% их ПДК, аэрация не применяется.
Аэрация относится к общеобменной системе вентиляции, однако одновременно с ней возможно применение местных отсосов, а также подача свежего воздуха непосредственно к рабочим местам средствами механической вентиляции.
Аэрационные фонари и оконные проемы следует рационально располагать и снабжать специальными механизмами для быстрого и удобного их регулирования, а площади фонарей и окон должны быть достаточными для организации эффективного воздухообмена.
Общеобменная вентиляция, гигиенические требования к кондиционированию и рециркуляции воздуха в помещениях промышленных предприятий. Значение в оздоровлении условий труда (борьба с запыленностью, загазованностью и другими вредностями).
Общеобменная вентиляция. Предназначением вентиляции является полное удаление загрязнителей воздушной среды из рабочего помещения для дальнейшего их улавливания. При общеобменной вентиляции необходимый воздухообмен достигается подачей чистого воздуха в количестве, обеспечивающем разбавление вредностей, выделяющихся равномерно по всему помещению, до допустимых концентраций, или ассимиляцию тепла. При механической вентиляции можно производить обработку воздуха (охлаждение, нагревание, увлажнение, улавливание пыли, вредных газов), поступающего и удаляемого из производственного помещения.
Подача и извлечение воздуха производится при помощи вентиляторов или эжекторов за счет использования механической энергии, электродвигателей, нагнетающих или извлекающих воздух из помещения.
Если по технологическим особенностям производства невозможно создать глухие укрытия, то вредность удаляется через пылегазоприемники, которые устанавливаются вблизи источника вредностей. Вентиляцию, при которой организованы приток и вытяжка воздуха, называют приточно-вытяжной.
Механическая вентиляция представляет собой сложную систему, состоящую из громоздких сооружений воздуховодов, технических сооружений для очистки воздуха и т.д. Схема устройства этой системы представлена на рис. 25.2.
Вентилятор вследствие разряжения забирает наружный воздух через воздухозаборную шахту, канал от шахты проходит через стену здания в камеру для очистки воздуха от пыли, затем в приспособления для нагревания или охлаждения, осушения или увлажнения воздуха, далее воздух нагнетается вентилятором в сеть магистральных воздуховодов для подачи через приточные насадки в помещение. Из вентиляционного помещения воздух забирается через воздухозаборные насадки(местные отсосы, образуемые кожухами, различными укрытиями и т.п.) в вытяжные воздуховоды с помощью вытяжного вентилятора после очистки в пылеотделителе (циклон) выбрасывается через стену
наружу.
Приточная механическая вентиляция подает воздух, распределяя его по всему помещению равномерно (общая приточная вентиляция) или в определенные места (местная приточная вентиляция). Данный вид вентиляции служит для разбавления воздуха и доведения параметров микроклимата (температуры, относительной влажности), пыли, вредных газов до гигиенических нормативов.
Приточный воздух подается в помещение, как правило, с постоянным пребыванием людей.
Забор приточного воздуха осуществляется через шахту или отверстия в стене здания.
Воздухозаборные устройства должны быть защищены от атмосферных осадков, попадания посторонних примесей и т.д. и снабжены жалюзийными решетками. Они располагаются на расстоянии не менее 10 м по горизонтали от устройств для выброса загрязненного производственного воздуха в атмосферу (при меньшем горизонтальном расстоянии между ними оно должно составлять 6 м по вертикали) и обязательно с наветренной стороны по отношению к нему в наименее загрязненной зоне.
Во избежание попадания пыли приемные отверстия размещают на высоте от 1 м от уровня устойчивого снежного покрова, но не ниже 2 м от уровня земли.
Воздух при поступлении должен нагреваться и иногда увла ж- няться, зимой, а летом охлаждаться. Нагревание воздуха про- исходит в калориферах. Воздух проходит между устройствами, заполненными паром или горячей водой. Изменяя их количество, можно изменять температуру подаваемого воздуха. Температуру нагрева воздуха можно также регулировать за счет подмешивания неподогретого холодного воздуха через обводной канал к воздуху кондиционера.
Увлажнение воздуха происходит путем пропускания его через водораспылители или через пар.
Основные гигиенические требования к отдельным элементам механической приточной вентиляции. Виды местной механической приточной вентиляции. Роль кондиционирования.
При работе вентиляторов создаются механические и аэродинамические шумы и вибрации. Для уменьшения уровней шума и вибрации, передаваемых на рабочие места, применяется ряд мероприятий. Колеса вентилятора должны быть отбалансированы, вентиляторы устанавливаются на амортизирующих прокладках и присоединяются к воздуховодам путем мягких воздухонепроницаемых матерчатых рукавов.
Вентилятор устанавливают после осаждающих, промывных и других камер, они должны иметь мощность, которая позволяет про- изводить перемещение требуемых объемов воздуха во всем помещении. В зависимости от характера транспортируемой среды (воздух с температурой не более 80С при относительной влажности не более 60% и при относительной влажности более 60% воздушной смеси с химически активными газами, парами и пылью) изделия и материалы для воздуховодов могут изготавливаться из стали (тонкостенной оцинкованной, кровельной, листовой), стеклоткани, бумаги и картона с соответствующей пропиткой. При высокой относительной влажности и наличии соединений в смеси воздуха химически активных газов, паров и пыли используются бетонные, железобетонные и гипсовые вентиляционные блоки, при агрессивной химической среде - блоки из кислотоупорного бетона и пластобетона. Воздуховоды должны иметь покрытие, стойкое к транспортируемой и окружающей среде. При системе приточной вентиляции не допускается применять воздуховоды из асбестоцементных конструкций.
Для уменьшения расхода энергии на вентиляцию желательно, чтобы воздуховоды были круглого и большого сечения, как можно более короткими, имели мало углов и были закругленными. Расположение и устройство воздуховодов не должно уменьшать естественное освещение. Магистральные воздуховоды с воздухораспределительными насадками могут размещаться в центре или по периметру производственного помещения.
Воздуховоды проектируются круглого сечения, при технико-экономическом обосновании используются воздуховоды поперечного и других сечений. Наружные размеры поперечного сечения металлических воздуховодов зависят от толщины металла. Для воздуховодов при передвижении воздуха с температурой более 90?С или воздуха с механическими примесями или абразивной пылью толщину стали следует обосновать расчетом.
Для предотвращения (при пожаре) проникновения продуктов горения (дыма) в производственные помещения на воздуховодах общеобменной системы вентиляции организуются огнезадерживающие клапаны, воздушные затворы, обратные клапаны (для защиты от перетекания вредных веществ 1- или 2-го классов опасности из одного помещения в другое при неработающей вентиляции).
При невозможности (по техническим причинам) установить клапаны или воздушные затворы в каждом помещении предусматривают отдельные системы. Не следует объединять воздуховоды из разных помещений в одну систему.
Для удаления взрыво-и пожароопасных смесей на каждом сборном воздуховоде (системы местных отсосов) устраиваются огнезадерживающие клапаны на расстоянии не более 1м от ближайшего к вентилятору отверстия.
К каждому горизонтальному коллектору не следует присоединять более пяти поэтажных воздуховодов с последовательно расположенных этажей.
Местная приточная вентиляция. В определенных рабочих местах экономически целесообразно создать зону требуемых метеорологических условий.
Если зона чистого воздуха создается только на рабочем месте или группе мест, такую вентиляцию называют местной. При ее устройстве чистый воздух подается в зону дыхания рабочего, удаляется загрязненный воздух из мест, ближайших к зоне вредных выделений.
Для местной приточной вентиляции характерно устройство «воздушных душей», «оазисов» чистого воздуха, специальных камер, укрытий и т.д.
Воздушное душирование применяется при интенсивности облучения на рабочем месте более 350 ккал/см2/ч. Оно облегчает отдачу тепла организмом за счет усиления конвекции и более эффективного испарения пота с поверхности тела. Воздушный поток определенных температуры и скорости направлен непосредственно на рабочее место.
Основные гигиенические требования к отдельным элементам вытяжной механической вентиляции, принципы устройства местной вытяжной вентиляции. Типы местных отсосов.
Местная вытяжная вентиляция. Когда вредности выделяются в определенных местах, применяются местная вытяжная или локализующая вентиляция, которые не позволят им распространяться по производственному помещению. Устройство местной вытяжной вентиляции делают в виде укрытий или местных отсосов.
Она более экономична, чем общеобменная вентиляция, при ней используются меньшие объемы воздуха. Объем воздуха, извлекаемого из-под укрытий, должен обеспечить полное удаление газов, паров.
При использовании местной вентиляции надо стремиться более полно укрыть источник, для чего всасывающее отверстие как можно ближе располагают к источнику, а его размеры должны быть больше обслуживаемой поверхности. Скорость в воздуховодах должна обеспечить его доведение до выходных отверстий вентиляционной системы, т.е. должно создаваться разрежение в укрытии, препятствующее возврату воздуха в рабочую зону. Зона дыхания рабочего должна находиться вне укрытия. Удаление воздуха может производиться из самого аппарата (аспирация); при производственном процессе в закрытой камере (наблюдение за процессом производится через смотровые окна) используются закрытые отсосы или частично закрытые отсосы (камеры пульверизационной окраски, различные вытяжные шкафы).
При устройстве некоторых укрытий (зонт над кузнечным горном и др.) (рис. 25.4) они должны заходить за размеры оборудования и плавно переходить в дымовытяжную трубу.
Вытяжные шкафы используют при термической и гальванической обработке металлов, окраске, развеске и расфасовке сыпучих материалов, связанных с выделением вредных газов и токсических паров. Скорость всасывания в рабочих отверстиях вытяжных шкафов создается от 0,3 до 1 м/с и зависит от вида выделений. Чем меньше ПДК, тем больше скорость всасывания. Так, при их ПДК меньше
100 мг/м3 или если они имеют температуру от 30 до 100С, скорость всасывания - от 0,7 до 1 м/с. При температуре под укрытием выше 100С необходимые скорости определяются путем специального расчета. Для более эффективной работы в вытяжных шкафах рабочая поверхность (окна) должна быть небольшой (сведена к минимуму). Герметичность вытяжных шкафов достигается промазкой и покраской швов.
Защитно-обеспыливающие кожухи являются открытыми отсосами, которыми укрывают дробильные сита, шлифовальные, наждачные круги, обдирочные, полировальные, заточные станки. Образующиеся при их работе пыль и газовыделения удаляют через вытяжную вентиляцию.
Бортовые отсосы устраивают при удалении газов, паров (кислот, щелочей), выделяющихся с открытых поверхностей травильных ванн для электролиза и другого подобного им оборудования, при меднении, серебрении, цианировании, хромировании и др. Воздух удаляется через вытяжные трубы с щелевидными отверстиями, расположенными по периметру отверстия на некотором расстоянии над зеркалом испарения ванны или резервуара со скоростью отсоса в 10-15м/с.
При ширине ванны до 0,5м используются однобортовые отсосы, при ширине более 1м целесообразно устраивать двухсторонние отсосы. При больших размерах используют бортовой отсос более 1м со сдувом. Через щелевое отверстие подается воздух и сдувает вредные вещества к противоположной стороне ванны.
Используется комбинация бортового отсоса с одной стороны и притока воздуха, направленного параллельно поверхности зеркала испарения (сдув) в сторону бортового отсоса-сдругой.
Бортовые отсосы используют, когда укрытия источников выделения газов и паров затрудняют наблюдение за процессом производства или препятствует обслуживанию оборудования (загрузка, выгрузка ванн с помощью подъемных механизмов). Открытые всасывающие воздухоприемники должны быть расположены в непосредственной близости к источнику выделения.
Основные принципы устройства производственной вентиляции с избыточным тепло- и влаговыделением. Вопросы экологии и оздоровления условий труда.
Прямоточная вентиляция используется наиболее часто при выделении газов, тепла или пара (участок печей, варочных котлов), а также в помещениях, где используются местные отсосы. Рабочие находятся в зоне движения чистого воздуха, который подается сверху вниз или горизонтально через всю площадь потока и удаляется из нижней зоны. Происходит отклонение вредных газов от зоны дыхания к низу и в сторону, а также уменьшается возможность попадания вредности из местных отсосов в помещение. Известно, что если воздух подавать в рабочую зону помещения при выделении смеси газов (которые легче воздуха) и интенсивного тепловыделения, возникает двухзонная циркуляция с температурным перекрытием, вверху образуется зона с повышенным содержанием вредных примесей. При рассмотрении схем организации воздухообмена особая роль принадлежит подаче воздуха в помещение. При выделении тепла и газа в верхнюю зону поступают нагретые тяжелые и легкие газы, удаление отработавшего воздуха происходит из верхней зоны. При поступлении в воздух газов и пыли или если оборудование оснащено открытыми местными отсосами (зонты, бортовые отсосы), подача воздуха в нижнюю зону нецелесообразна. Подача воздуха в верхнюю зону допускается при незначительных тепловыделениях или при их отсутствии струями (горизонтальными или наклонными вниз; вертикальными, направленными сверху вниз).При выделении пыли и газов, которые тяжелее воздуха, подача воздуха организуется в верхнюю зону. При большом количестве местных отсосов, при теплогазообразовании или удалении воздуха из нижней зоны, подача воздуха осуществляется в верхнюю зону. С избытками тепла и влаги, с выделением пыли и тепла удаление воздуха организуется системами общеобменной вентиляции из верхней зоны помещения.
55. Основные принципы устройства вентиляции при борьбе с пылью Очистка вентиляционного воздуха от пыли. Вопросы экологии и экономические вопросы. Оздоровление условий труда.
Важным элементом вентиляционных установок являются пылеочистные устройства. Очистку производят, если приточный и вытяжной воздух содержит пыль в количествах, превышающих допустимые по нормам.
Очистка может быть: тонкой, средней и грубой.
Тонкая очистка применяется в приточных системах для задержания мелких фракций пыли,(10 мк и ниже), а также при рециркуляции, когда очищенный от пыли воздух выпускается вновь в рабочее помещение или частично подмешивается к приточному в целях экономии тепла. Выбор того или иного пылеочистного устройства определяется дисперсностью, физико-химическими свойствами пыли, необходимой степенью очистки и технико-экономическими соображениями. Существенными являются соображения о возможности утилизации задерживаемой пыли. К числу простых устройств для очистки воздуха относятся циклоны. Они широко распространены в промышленности благодаря дешевизне конструкции, малым размерам (в плане) и простоте обслуживания. В циклоне отделение пыли происходит под действием центробежных сил, возникающих при повороте воздуха, имеющего большую скорость. 'Пыль прижимается к стенкам циклона и под действием своей массы скатывается в нижнюю часть циклона. Скорость воздуха в подводящем патрубке принимается от 15 до 23 м/сек.
Чем меньше диаметр циклона, тем выше эффективность его работы. Поэтому рекомендуется устанавливать циклоны диаметром не более 1 м, используя при больших объемах параллельную установку нескольких циклонов.