Вентиляція та кондиціювання повітря: загальні відомості, види, вимоги та методи розрахунку

План

1. Загальні відомості про вентиляцію

2. Види вентиляції

3. Загальні технічні та санітарно-гігієнічні вимоги до вентиляції

4. Методи розрахунку продуктивності вентиляції

5. Природна вентиляція

Загальні відомості про вентиляцію

Вентиляція є одним із найважливіших санітарно-гігієнічних заходів, що забезпечують нормалізацію повітряного середовища у приміщенні. Ефективна робота систем вентиляції сприяє також вирішенню проблеми захисту повітряного басейну. Відповідно до СНиП 2.04.05-91 у всіх виробничих приміщеннях має бути передбачена система вентиляції.

Вентиляція — це організований, тобто такий, що розраховується й регулюється, повітрообмін у приміщеннях (житлові, промислові І громадські будівлі).

Неорганізоване надходження і видалення повітря відбувається через щілини і пори зовнішніх огорож (інфільтрація), через вікна, кватирки, отвори (провітрювання).

Завдання вентиляції — забезпечення чистоти повітряного середовища і передбачених нормами параметрів мікроклімату.

Питання з визначення кількості повітря, що подається у приміщення, вибору місця і способів його подачі й видалення, аби рішення було найбільш простим і економічним, становлять основний зміст вентиляції як науки, що спирається на загальну аеродинаміку. Аеродинамічна сутність вентиляції полягає у вирішенні внутрішнього (протікання повітря трубами і каналами) і зовнішнього завдань (вивчення закономірностей поширення вільних струменів у приміщенні й спектрів усмоктування, а також обтікання вітром будинку).

Вентиляція досягається шляхом видалення забрудненого чи нагрітого повітря з приміщення й подачею в нього свіжого повітря.

3.10.2. Види вентиляції

За функціональним призначенням вентиляція буває:*

робоча;*

аварійна (при виробничих неполадках і аваріях). За способом переміщення повітря:*

природна:*

з механічним споткуванням;*

змішана.

За місцем дії (охопленням приміщення):*

загальнообмінна;*

місцева;*

комбінована.

Загальнообмінна вентиляція застосовується тоді, коли шкідливі речовини та тепло розподіляються по усьому приміщенню рівномірно, її дія ґрунтується на розведенні забрудненого або підігрітого повітря свіжим повітрям до гранично допустимих концентрацій чи температур. Вона може бути виконана у вигляді припливної, витяжної та припливно-витяжної.

Місцева вентиляція буває припливною та витяжною.

Місцева припливна вентиляція служить для подачі повітря на певні робочі місця. Найбільш поширені види місцевої вентиляції: повітряне душування, повітряно-теплова завіса біля воріт, повітряні оази.

Повітряні душі — спрямований зі швидкістю 1-3,5 м/с потік повітря на робочі місця в гарячих цехах. Його дія сприяє збільшенню віддачі тепла організмом людини шляхом конвекції і випарювання.

Повітряно-теплова завіса (рис. 3.17) біля воріт служить для запобігання надходженню холодного зовнішнього повітря у виробниче приміщення. її робота ґрунтується на подаванні підігрітого повітря до воріт з невеликими швидкостями крізь щілиноподібні повітроводи (частіше по висоті воріт). Це забезпечує захист людей від охолодження.

Повітряні оазиси призначені для забезпечення необхідних метеорологічних умов відповідно до ГОСТу 12.1.005-88 на обмеженій площі приміщення, яка відділяється з усіх боків легкими пересувними перегородками і заповнюється повітрям із певними параметрами.

Місцева витяжна вентиляція застосовується в тому випадку, якщо шкідливі речовини можна вловити безпосередньо в місцях їх утворення, не допускаючи їх поширення по приміщенню.

Найпоширенішими видами витяжних пристроїв є: витяжні шафи (тип повного укриття), витяжні парасолі над джерелами тепло-і газовиділень; бортові відсмоктувані від ванн у гальванічних цехах (рис. 3.18), захисно-знепилюючі кожухи, якими обладнуються шліфувальні, обдирні, заточувальні верстати (рис. 3.19).

Перевага місцевої вентиляції порівняно із загальнообмінною полягає в значно менших витратах на обладнання й експлуатацію.

Комбінована вентиляція - це поєднання місцевої та загальнообмінної. Такий вид вентиляції знайшов найбільшого поширення у виробничих приміщеннях.

Аварійна вентиляція - це спеціальна система витяжної вентиляції" яка призначена для швидкого видалення небезпечної речовини, що проникає у приміщення з апаратів при виробничих неполадках та аваріях.

Загальні технічні та санітарно-гігієнічні вимоги до вентиляції

Кількість припливного повітря Lпр, м3/год, має відповідати, як правило, кількості того повітря, що видаляється, Lвид, м3/год:

У деяких випадках вимагається, щоб Ј було менше або більше від Lвид. Наприклад, при вентиляції двох суміжних приміщень, в одному з яких виділяються шкідливі речовини, для запобігання проникненню цих речовин у друге приміщення створюють розрідження, забезпечуючи Lпр < Lвид.

Припливне повітря необхідно подавати у ті частини приміщення, де кількість шкідливих речовин, що виділяються, є мінімальною ("чиста зона"), а видаляти із зони максимальної концентрації шкідливих речовин та надлишків тепла ("забруднена зона"). Місцезнаходження "чистої зони" визначає місце подачі припливного повітря -у робочу, верхню та нижню зони приміщення.

Місце для забору свіжого повітря вибирають, ураховуючи напрямок вітру - з навітряного боку відносно джерел викидів, подалі від місць забруднення.

Система вентиляції не повинна створювати шуму на робочих місцях, який би перевищував граничнодопустимі рівні.

Методи розрахунку продуктивності вентиляції

Визначення продуктивності загальнообмінної вентиляції

Продуктивність загальнообмінної вентиляції чи кількості повітря, поданого у приміщення, L, м3/год, визначається різними методами залежно від призначення приміщення та видів шкідливих речовин, що виділяються. За відсутності у приміщенні шкідливих речовин (адміністративні та навчальні установи) продуктивність загальнообмінної вентиляції обчислюється за формулою:

де n - кількість працівників; L' - витрата повітря, м3/год, прийнята за санітарними нормами (СН 245-71) залежно від об'єму приміщення V, м3, що припадає на одного працівника:

При виділенні шкідливих речовин та тепла кількість повітря розраховується з умов матеріального балансу шкідливих речовин, що надходять у приміщення та видаляються з нього, і вологи чи теплового балансу при виділенні тепла.

а) При виділенні парів та газів:

де G - кількість шкідливих речовин, що надходять у приміщеннях, мг/год, внаслідок витоків, нещільностей в устаткуванні (приймається за даними технологічної частини проекту чи з дослідних даних, отриманих на однотипових підприємствах); Lпр, Lвид - відповідно, кількість припливного та повітря, що видаляється м3/год; qпр, qвид - відповідно, концентрація шкідливих речовин у припливному повітрі і в тому, яке видаляється, мг/м8; Lпр qпр - кількість шкідливих речовин, що надходять у приміщення з припливним повітрям; Lвид, qвид - кількість шкідливих речовин, що видаляються з приміщення. Із рівняння (3.89), приймаючи Lпр = Lвид = L, маємо:

Згідно з ГОСТом 12.1.005-88 Суд ? ГДК, тоді рівняння (3.90) має вигляд:

б) При виділенні зайвого (явного) тепла:

де Qяз - зайве виділення явної теплоти, кДж/год; с - питома теплоємність повітря при сталому тиску, кДж/кг*К; спр - густина припливного повітря, кг/м8; Твид, Тпр - відповідно температура повітря, що видаляється, та припливного, К.

в) При виділенні зайвої вологи:

де Gв.п. - маса водяної пари, що надходить у приміщення, г/год; свид - густина водяної пари, що видаляється з приміщення, кг/м3; dвид, dпр - відповідно вологовміст повітря, що видаляється, та припливного, г/кг.

У ГОСТІ 12.1.005-88 нормується не вологовміст повітря, а його відносна вологість та температура, за якими можна визначити dвид та dпр за допомогою І-d діаграми.

г) При виділенні пилу розрахунок продуктивності загальнообмінної вентиляції, як правило, не робиться, оскільки пил поширюється по приміщенню нерівномірно і на деяких ділянках приміщення може спостерігатися збільшення його концентрації. Пил слід уловлювати безпосередньо у місці його виникнення за допомогою місцевих відсмоктувачів. У деяких випадках при незначному та розсію-вальному пиловиділенні загальнообмінна вентиляція застосовується і для боротьби з пилом (наприклад, у друкарнях, на картонажних фабриках).

д) При одночасному виділенні шкідливих речовин, тепла та вологи приймають найбільшу кількість повітря, одержану в розрахунках для кожного виду виробничих виділень.

Визначення необхідної кількості повітря за кратністю повітрообміну:

де К - кратність повітрообміну, год у -1 ступені.

Кратність К показує, у скільки разів за годину зміниться повітря у приміщенні. Значення кратності, наведені у довідковій літературі, можуть становити 1-10 та вище, залежно від призначення приміщення, виду та кількості шкідливих речовин, що виділяються. Метод застосовують для орієнтовних розрахунків, коли не відомі види та кількість шкідливих речовин, що виділяються.

Визначення продуктивності місцевої витяжної вентиляції

Розрахунок проводять, виходячи з найменшої витрати вентиляційного повітря, яке забезпечує максимальне надходження шкідливих виділень у місцевий відсмоктувач. Ефект усмоктування характеризується спектрами усмоктування і виявляється на невеликих відстанях від усмоктувальних отворів. Спектром усмоктування називають сімейство кривих, що є геометричними місцями точок з однаковими швидкостями руху повітря на різних відстанях від отворів (рис. 3.20).

Цифри на кривих позначають частки швидкостей у відсотках від середньої швидкості в усмоктувальному отворі. Відстань від отвору виражається у частках його діаметра. На рис. 3.20 видно, що на відстані від отвору, яка дорівнює одному діаметру, швидкість усмоктування становить усього 7,5% від середньої швидкості в усмоктувальному отворі. Зважаючи на загасаючий характер зміни швидкостей усмоктування, місцевий відсмоктувач максимально наближують до джерела шкідливих виділень і розташовують у напрямку їх природного руху. Наприклад, при токарній обробці деталей зі склопластиків ефективне видалення стружки й пилу забезпечується в тому випадку, якщо пилостружкоприймач розташований від різця на відстані не більше половини висоти місцевого відсмоктувача.

Існує багато окремих методик із визначення продуктивності місцевих відсмоктувачів Ь 9 м8/год. Для орієнтовних розрахунків можна використовувати таку формулу:

де F - площа відкритого отвору місцевого відсмоктувача, м2; х - швидкість повітря у відкритому отворі місцевого відсмоктувача, м/с.

Швидкість повітря у відкритому отворі визначається з урахуванням токсичності шкідливих речовин, що виділяються, їх густини, наявності конвенктивних потоків, конструкції місцевого відсмоктувача. Рекомендовані швидкості всмоктування повітря для