Напомним, что вентиляция – это обмен воздуха в помещении для нормализации его температуры, влажности и чистоты. Вентиляция различается:
- по способу перемещения воздуха – на естественную и механическую;
- по форме организации воздухообмена – на местную и общеобменную.
Типы вентиляционных установок бывают:
- вытяжные (предназначенные для удаления воздуха) – местные и общие;
- приточные (осуществляют подачу воздуха) – местные (воздушные души, завесы, оазисы) и общие (рассеянный или сосредоточенный приток).
Естественная вентиляция. Воздухообмен происходит за счет теплового и ветрового напора. Действие этих факторов тем больше, чем больше разница температур в верхней и нижней зонах помещения и чем больше высота помещения.
Естественная вентиляция помещений может быть неорганизованной и организованной.
При неорганизованной вентиляции (проветривании) поступление и удаление воздуха происходит через окна, форточки, специальные проемы, а также через неплотности наружных ограждений (инфильтрация).
Организованная (регулируемая) естественная вентиляция производственных помещений называется аэрацией. Она осуществляется с помощью специально создаваемых конструктивных элементов промышленных зданий – аэрационных фонарей или с помощью специальных каналов или шахт, функционирующих под действием теплового напора. С целью повышения эффективности ветрового напора эти шахты снабжаются специальными насадками – дефлекторами.
Механическая вентиляция, в отличие от естественной, позволяет производить предварительную обработку приточного воздуха – увлажнение, нагрев или охлаждение и очистку от пыли, газов и других примесей.
К установкам местной механической вентиляции относятся местные отсосы открытого типа, включающие защитно-обеспыливающие кожухи, вытяжные шкафы, бортовые отсосы, шарнирно-телескопические отсосы (встроенные в рабочие места, инструменты), перемещаемые отсосы, а также вытяжные зонты, укрытия-боксы, камеры и кабины.
Общеобменная вентиляция применяется в тех случаях, когда вредные вещества, избыточное (преимущественно конвекционное) тепло и влага выделяются рассредоточено по всему рабочему помещению и удалить их с помощью местных отсосов технически не представляется возможным, а также в тех случаях, когда необходимо разбавить до ПДК остатки воздуха, не удаляемого местными отсосами. Принцип действия общеобменной вентиляция основан на разбавлении загрязненного, перегретого или переувлажненного воздуха до уровней, соответствующих гигиеническим требованиям, что является менее эффективным и менее экономичным.
Приточная вентиляция. Приточный воздух необходимо подвергать обработке: подогреву или охлаждению, очистке от пыли, а в некоторых случаях – увлажнению.
Рециркуляция воздуха в системах приточно-вытяжной вентиляции применяется в холодное и переходное время года в целях экономии тепла, затрачиваемого на подогрев воздуха. При рециркуляции часть воздуха, удаляемого из помещения после соответствующей очистки от вредных веществ, снова направляется в помещение.
Кондиционирование воздуха – создание и автоматическое регулирование в помещениях заданных параметров микроклимата и санитарно-гигиенических параметров (температуры, влажности, подвижности воздуха). Системами кондиционирования должен подаваться воздух, очищенный от пыли. Иногда предъявляются требования по очистке воздуха от бактерий, по его ионизации, дезодорации или ароматизации.
В помещениях объемом более 40 м3 на каждого работающего при наличии окон (или окон и фонарей) и при отсутствии выделения вредных или неприятно пахнущих веществ допускается периодически устраивать проветривание.
В помещениях без естественной вентиляции подача воздуха на 1 человека должна составлять не менее 60 м3/ч.
Вентиляция
Вентиляция предусматривается для обеспечения в производственных, вспомогательных и бытовых помещениях АТП параметров воздушной среды, удовлетворяющих санитарно-гигиеническим требованиям.
Система вентиляции представляет собой комплекс устройств, обеспечивающих воздухообмен в помещении, т, е. удаление из помещения загрязненного, нагретого, влажного воздуха и подача в помещение свежего, чистого воздуха. Системы вентиляции разнообразны, их классификация представлена на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Классификация вентиляции
По зоне действия вентиляция бывает общеобменная, при которой воздухообмен охватывает все помещение, и местная, при которой обмен воздухом осуществляется на ограниченном участке помещения. По способу перемещения воздуха из помещения в помещение вентиляция разделяется на естественную и механическую.
В основном на АТП проектируется общеобменная механическая приточно-вытяжная вентиляция, местная вытяжная и в редких случаях местная приточная вентиляция. При проектировании вентиляции должны выполняться требования СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования» и ГОСТ «ССВТ Системы вентиляционные. Общие требования».
При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется благодаря возникающей разнице давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений обусловлена прежде всего тепловым напором, возникающим из-за того, что более теплый воздух в помещении имеет меньшую плотность, чем более холодный воздух снаружи помещения. В результате более теплый воздух помещения поднимается вверх и удаляется из помещения через вытяжные трубы, а его место занимает свежий, более прохладный и чистый воздух, поступающий в помещение через окна, двери, форточки, фрамуги, щели (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Схема естественной вентиляции: vв— скорость ветра; Рн и Рвн — давление снаружи и внутри здания соответственно; 1 — дефлектор; 2 — окна; 3 — вентиляционные каналы
Общеобменную механическую приточно-вытяжную вентиляцию производственных помещений без естественного проветривания необходимо проектировать, предусматривая не менее двух приточных и двух вытяжных вентиляционных установок, обеспечивающих при выключении одной из них производительность не менее 50 % требуемого воздухообмена.
Если запроектированы одна приточная и одна вытяжная установки, то должны иметься дополнительные резервные вентиляторы, включаемые автоматически при остановке основных вентиляторов, или система данного помещения должна быть соединена коллектором с системами соседних помещений для обеспечения не менее 50 % требуемого воздухообмена при остановке вентилятора основной системы.
В помещениях 1—3-го классов опасности, в которых выделяются вредные газы и пары, при примыкании к ним помещений с производствами категорий «В», «Г» и «Д» и вспомогательных помещений должна предусматриваться производительность приточной вентиляции на 5 % меньше производительности вытяжной вентиляции. При этом разрежение не следует предусматривать, если примыкающие помещения отделены стенами или перегородками без дверных или других проемов.
Общеобменная вытяжная и местная вытяжная вентиляция (местные отсосы) должны быть отдельными.
Отдельными от других местных отсосов должны проектироваться местные отсосы от мест зарядки аккумуляторных батарей и от окрасочных камер.
Приемные устройства для забора наружного воздуха могут размещаться над кровлей зданий и сооружений при отсутствии технологических выбросов или выбросов воздуха, загрязненного вредными веществами из местных отсосов. Кроме того, приемные устройства допускается размещать на одном уровне с проемами для выброса воздуха, если расстояние между ними не менее 20 м.
При меньшем расстоянии приемные устройства допускается размещать в пределах круга, описанного на плоскости кровли, радиусом, равным высоте выбросной трубы или шахты над кровлей, причем выброс должен быть не менее чем на 2 м выше верхней кромки проема для забора воздуха.
На АТП, которые эксплуатируют автомобили, работающие на бензине и дизельном топливе, допускается принимать расстояния между приемными устройствами для наружного воздуха и проемами для выброса воздуха равными 10 м.
В качестве местной приточной вентиляции в основном применяются воздушные души. Вентиляция, подающая воздух для воздушных душей (на кузнечно-рессорные участки), не должна совмещаться с приточной вентиляцией.
Воздух, удаляемый местными отсосами и содержащий вредные и неприятно пахнущие вещества, должен очищаться перед выбросом в атмосферу. Содержание пыли в воздухе, выбрасываемом в атмосферу, при объеме удаляемого воздуха 1=15 тыс. м3/ч и менее не должно превышать (160 — 4L)K. Коэффициент ^принимается в зависимости от ПДК пыли в воздухе рабочей зоны помещения на постоянных рабочих местах. При ПДК пыли 2 мг/м3 и менее К=0,3; более 2 до 4 мг/м3 К=0,6; более 4 до 6 мг/м3 К- 0,8; 6 мг/м3 и более К= 1.
Воздух, удаляемый системами местных отсосов от оборудования, содержащего взрывоопасные (при зарядке аккумуляторных батарей) или неприятно пахнущие вещества, должен, как правило, выбрасываться в атмосферу выше уровня аэродинамической тени, создаваемой зданиями. Это достигается с помощью высоких труб или высокоскоростными струями («факельный» выброс).
Воздух, удаляемый вытяжной общеобменной вентиляцией из помещений окрасочного, краскоприготовительного, газогенераторного участков, участков зарядки аккумуляторных батарей, регенерации масла, ацетиленовой, склада топливно-смазочных материалов, должен выбрасываться в атмосферу на высоте не менее 1 м над высшей точкой кровли зданий. При этом расстояние от приемных устройств для наружного воздуха систем приточной вентиляции должно быть не менее 20 м по горизонтали. Если это расстояние менее 20 м, то воздух должен выбрасываться на 6 м выше приемных устройств.
Для рециркуляции допускается использовать воздух помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности и их концентрация в воздухе не превышает 30 % ПДК в воздухе рабочей зоны (бытовые помещения, слесарно-механический участок и др.). Рециркуляцию воздуха в нерабочее время допускается предусматривать только в помещениях, в которых выделяются вредные вещества 3—4-го классов опасности и в которых исключена возможность остаточных выделений вредных веществ 1—2-го классов опасности.
Подавать приточный воздух следует так, чтобы потоки воздуха, создаваемые в помещении приточными струями, не нарушали работу местных отсосов и чтобы воздушные струи, отражаясь от препятствий, не создавали движения воздуха в рабочей или обслуживаемой зонах со скоростью выше допустимой. Удаляться воздух должен от мест выделения вредностей или из зон наибольшего загрязнения воздуха в помещениях.
В помещениях по обслуживанию газобаллонных автомобилей, в которых возможно выделение пропанобутановой смеси, следует предусматривать удаление из нижней зоны 2/3 количества воздуха, рассчитанного на ассимиляцию указанной смеси. В этот объем включается и воздух, поступающий в местные отсосы на уровне 2 м от пола и в проемы общеобменной вентиляции, которая расположена на уровне 0,3 м от пола. В помещениях по обслуживанию автомобилей, работающих на бензине или дизельном топливе, 2/3 количества воздуха должно удаляться из верхней зоны (выше 2 м от пола).
Искусственная (механическая) вентиляция, в отличии от естественной, предоставляет возможность очищать воздух перед его выбросом в атмосферу, улавливать вредные вещества непосредственно около мест их образования, обрабатывать приточный воздух (очищать, подогревать, увлажнять), более целенаправленно давать воздух в рабочую зону. Кроме того, механическая вентиляция позволяет организовать воздухозабор в наиболее чистой зоне территории предприятия и даже за ее пределами.
Общеобменная искусственная вентиляция
Общеобменная вентиляция обеспечивает создание необходимого микроклимата и чистоту воздушной среды во всем объеме рабочей зоны помещения. Она применяется для удаления избыточного тепла при отсутствии значительных токсических выделений, а также в случаях, когда характер технологического процесса и особенности производственного оборудования исключают возможность использования местной вытяжной вентиляции.
Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху вниз, сверху вверх, снизу вверх, снизу вниз (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции
Схемы сверху вниз (рис. 2.5 а) и сверху вверх (рис. 2.5 б) целесообразно применять в случае, если приточный воздух в холодный период года имеет температуру ниже температуры воздуха в помещении. Приточный воздух прежде чем достичь рабочей зоны нагревается за счет воздуха помещения. Другие две схемы (рис. 2.5 в и 2.5 г) рекомендуется использовать тогда, когда приточный воздух в холодный период года подогревается и его температура выше температуры внутреннего воздуха.
Если в производственных помещениях выделяются газы и пары с плотностью, превышающей плотность воздуха (например, пары кислот, бензина, керосина), то общеобменная вентиляция должна обеспечить удаление 60% воздуха из нижней зоны помещения и 40% — из верхней. Если плотность газов меньше плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха осуществляется в верхней зоне.
Приточная вентиляция
Схема приточной механической вентиляции (рис. 2.6) включает: воздухозаборное устройство /; фильтр для очистки воздуха 2; воздухонагреватель (калорифер) 3; вентилятор 5; сеть воздуховодов 4 и приточные патрубки с насадками 6. Если нет необходимости в подогреве приточного воздуха, то его пропускают непосредственно в производственные помещения по обводному каналу 7.
Воздухозаборные устройства необходимо располагать в местах, где воздух не загрязнен пылью и газами. Они должны находиться не ниже 2 м от уровня земли, а от выбросных шахт вытяжной вентиляции: по вертикали — ниже 6 м и по горизонтали — не ближе 25 м.
Приточный воздух направляется в помещение, как правило, рассеянным потоком для чего используются специальные насадки.
2.6 Схема приточной вентиляции
Вытяжная и приточно-вытяжная вентиляция
Вытяжная вентиляция (рис. 2.7) состоит из очистительного устройства 1, вентилятора 2, центрального 3 и отсасывающего 4 воздуховодов.
Рис. 2.7. Схема вытяжной вентиляции
Воздух после очистки необходимо выбрасывать на высоте не меньше чем 1 м над коньком крыши. Запрещается делать выбросные отверстия непосредственно в окнах.
В условиях промышленного производства наиболее распространена приточно-вытяжная система вентиляции с общим притоком в рабочую зону и местной вьугяжкой вредных веществ непосредственно от мест их образования.
В производственных помещениях, где выделяется значительное количество вредных газов, паров, пыли вытяжка должна быть на 10% большей чем приток, чтобы вредные вещества не вытеснялись в смежные помещения с меньшей вредностью.
В системе приточно-вытяжной вентиляции возможно использование не только наружного воздуха, но и воздуха самих помещений после его очистки. Такое повторное использование воздуха помещений называется рециркуляцией и осуществляется в холодный период года для экономии тепла, необходимого для подогрева приточного воздуха. Однако возможность рециркуляции оговаривается целым рядом санитарно- гигиенических и противопожарных требований.
Местная вентиляция
Местная вентиляция может быть приточной и вытяжной.
Местная приточная вентиляция, при которой осуществляется концентрированная подача приточного воздуха заданных параметров (температуры, влажности, скорости движения), выполняется в виде воздушных душей, воздушных и воздушно-тепловых завес.
Воздушные души используются для предотвращения перегрева рабочих в горячих цехах, а также для образования так называемых воздушных оазисов (участков производственной зоны, которые резко отличаются своими физико-химическими характеристиками от остального помещения).
Воздушные и воздушно-тепловые завесы предназначены для предотвращения проникновения в помещения значительных масс холодного наружного воздуха при необходимости частого открывания дверей или ворот. Воздушная завеса создается струей воздуха, которая направляется из узкой длинной щели, под некоторым углом навстречу потока холодного воздуха. Канал с щелью размещают сбоку или внизу ворот или дверей (рис. 2.8).
Рис. 2.8. Воздушно-тепловые завесы: а — с нижней подачей воздуха; б — с боковой двухсторонней подачей воздуха; в — с боковой односторонней подачей воздуха.
Местная вытяжная вентиляция осуществляется при помощи местных вытяжных зонтов, всасывающих панелей, вытяжных шкафов, бортовых отсосов (рис. 2.9) и других устройств.
Конструкция местного отсоса должна обеспечить максимальное улавливание вредных выделений при минимальном количестве удаляемого воздуха. Кроме того, она не должна быть громоздкой и мешать обслуживающему персоналу работать и следить за технологическим процессом.
Рис. 2.9. Примеры местной вытяжной вентиляции : а — вытяжной зонт, б — всасывающая панель, в — вытяжной шкаф с комбинированной вытяжкой, г — бортовой отсос с передувом.
Основными факторами при выборе типа местного отсоса являются характеристика вредных выделений (температура, плотность паров, токсичность), положение рабочего при выполнении работы, особенности технологического процесса и оборудования.
По степени изоляции области действия местной вытяжной вентиляции от окружающего пространства различают отсосы открытого типа и отсосы от полых укрытий (рис. 2.10).
В случаях, когда источник производственных вредностей можно поместить внутри пространства, ограниченного стенками, местную вытяжную вентиляцию устраивают в виде вытяжных шкафов, фасонных укрытий, вытяжных камер. Если по условиям технологии или обслуживания источник вредных выделений нельзя изолировать, тогда, как правило, устанавливают вытяжной зонт или всасывающую панель. При этом поток воздуха, который удаляется, не должен проходить через зону дыхания рабочего.
Отдельным случаем местного вытяжного отсоса открытого типа являются бортовые отсосы, которыми оборудуют ванны (гальванические, травильные) или другие емкости с токсическими жидкостями, поскольку необходимость использовать при их загрузке подъемно-транспортного оборудования делает невозможным использование вытяжных зонтов и всасывающих панелей. При ширине ванны 1 м и больше необходимо устанавливать бортовой отсос с передувом (рис. 2.9 г), у которого с одной стороны ванны воздух отсасывается, а с другой — нагнетается. При этом движущийся поток воздуха как будто экранирует поверхность испарения токсических жидких продуктов.
Рис. 2.10. Классификация местных отсосов
Методы расчета систем искусственной вентиляции
Основная цель расчета общеобменных систем искусственной вентиляции — определить количество воздуха, которое необходимо подать и удалить из помещения. При расчете вентиляции в цехах, воздухообмен, как правило, определяют расчетным путем по конкретным данным о количестве вредных выделений (тепла, влаги, паров, газов).
Для цехов, где выделяются вредные вещества, воздухообмен определяют по количеству вредных газов, паров, пыли, которые поступают в рабочую зону, с целью разбавления их приточным воздухом до предельно допустимых концентраций:
L = U / (k1 — k2) (м3/ч) (2.5)
U — количество вредных выделений в цехе, мг/ч;
k1 — предельно допустимая концентрация вредных выделений в воздухе цеха, мг/м3;
k2 — концентрация вредных выделений в приточном воздухе, мг/м3.
Для цехов с выделением избыточного тепла количество приточного воздуха определяется из условия ассимиляции этого тепла:
L = Qизб / (Cy * (ty — tn)) (2.6)
где,
Qизб — избыточное тепло в цехе, кДж/ч;
С — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная 1 кДж/кгК;
у — плотность приточного воздуха, кг/м3;
ty — температура воздуха, удаляемого из цеха;
tn — температура приточного воздуха.
Для цехов с влаговыделениями воздухообмен определяют по избыткам влаги:
L = G / ((dy — dn) * y) (2.7)
где,
G — масса водяных паров, выделяемых различными источниками в помещение, г/ч;
dy — влагосодержание удаляемого из помещения воздуха, г/кг;
dn — влагосодержание наружного (приточного) воздуха, г/кТ;
у— плотность приточного воздуха, кг/м3.
Для помещений, где вредные выделения отсутствуют (или количество их незначительно) приток (вытяжку) воздуха можно определить по кратности воздухообмена (к) — отношения объема вентиляционного воздуха L (м3/час) к объему помещения Vn (м3):
Кратность воздухообмена показывает сколько раз в течение часа необходимо поменять весь объем воздуха в данном помещении для создания нормальных условий воздушной среды. Определив по справочнику кратность воздухообмена, при известном объеме помещения можно рассчитать объем приточного воздуха или вытяжки.
Для помещений, в которых отсутствуют вредные выделения и избыточное тепло и нет необходимости в создании метеорологического комфорта можно использовать формулу:
где l — минимальная подача воздуха на одного работающего в соответствии с санитарными нормами (при объеме помещения на одного работающего, до 20 м3 — 30 м3/ч, а при объеме больше 20 м3 — 20 м3/ ч);
п — количество работающих в помещении.
При расчете местной вытяжной вентиляции количество воздуха, удаляемое местным отсосом (зонт, панель, шкаф) можно определить по формуле:
L = F х v x 3600 (м3/ч) (2.10)
где,
F — площадь сечения отверстия местного отсоса, м2;
v — скорость движения удаляемого воздуха в этом отверстии (принимается от 0,5 до 1,7 м/с в зависимости от токсичности и летучести газов и паров).
