Естественная и механическая вентиляция

Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха в заданных метеорологических условиях. По способу перемещения воздуха вентиляция бывает естественной и механической. В зависимости от того, для чего служит - приточная и вытяжная. По месту действия - местная и общеобменная. При общеобменной вентиляции загрязненный влажный воздух разбавляется свежим воздухом по всему помещению.

Воздухообмен при естественной вентиляции происходит вследствие разности температур воздуха в помещении и наружного воздуха, а также в результате действия ветра. Естественная вентиляция может быть неорганизованней организованной.        

При неорганизованной вентиляции поступление и удаление воздуха происходит через неплотности и поры наружных ограждений (инфильтрация), через окна, форточки, специальные проемы (проветривание).

Организованная естественная вентиляция осуществляется аэрацией и дефлекто­рами и поддается регулировке. Осуществляется в холодных цехах за счет ветрового давления, а в горячих цехах за счет совместного и раздельного действия гравитационного и ветрового давлений. В летнее время свежий воздух поступает в помещение через нижние проемы (рис. 4.1.а), расположенные на небольшой высоте от пола (1-1,5 м), а удаляется через проемы в фонаре здания.

Поступление наружного воздуха в зимнее время осуществляется через проемы, расположенные на высоте 4-7 м от пола (рис. 4.1.б). Высота принимается с таким расчетом, чтобы хо­лодный наружный воздух, опускаясь до рабочей зоны, успел достаточно нагреться за счет перемешивания с теплым воздухом помещения. Меняя положение створок, можно регу­лировать воздухообмен.

При обдувании зданий ветром с наветренной стороны создается повышенное давле­ние воздуха, а на заветренной стороне - разрежение.

Под напором воздуха с наветренной стороны наружный воздух будет поступать че­рез нижние проемы и, распространяясь в нижней части здания, вытеснять более нагретый и загрязненный воздух через проемы в фонаре здания наружу. Таким образом, действие ветра усиливает воздухообмен, происходящий за счет гравитационного давления.

Преимуществом аэрации является то, что большие объемы воздуха подаются и уда­ляются без применения вентиляторов и воздуховодов. Система аэрации значительно де­шевле механических систем вентиляции.

Недостатки: в летнее время эффективность аэрации снижается вследствие повыше­ния температуры наружного воздуха; поступающий в помещение воздух не обрабатывает­ся (не очищается, не охлаждается).

Дефлекторы представляют собой специаль­ные насадки, устанавливаемые на вытяжных воздуховодах и использующие энергию вет­ра. Дефлекторы применяют для удаления загрязненного или перегретого воздуха из по­мещений сравнительно небольшого объема, а также для местной вентиляции, например, для вытяжки горячих газов от кузнечных горнов, печей и т.д. Эффективность работы дефлекторов зависит главным образом от скорости ветра, а также высоты установки их над коньком крыши.

В системах механической вентиляции движение воздуха осуществляется вентилято­рами и в некоторых случаях эжекторами.

Рисунок 4.1. схема аэрации зданий за счет разности плотности воздуха:

а – в теплый период года; б – в холодный

Рисунок 4.2. Механическая вентиляция:

а) –  приточная; б) – вытяжная; в) – приточно-вытяжная

Установка приточной вентиляции обычно состоит из следующих элементов (рис.4.2.а) воздухозаборное устройство 1 для забора чистого воздуха; воздуховоды 2, по которым воздух подается в помещение; фильтры для очистки воздуха от пыли; калориферы 4 для нагрева воздуха; вентилятор 5; приточные насадки 6; регули­рующие устройства, которые устанавливаются в воздухоприемном устройстве и на от­ветвлениях воздуховодов.   

Установка вытяжной вентиляции включают в себя (рис. 4.2.б): вытяжные отверстия или насадки 7; вентилятор 5; воздуховоды 2; устройство для очистки воздуха от пыли и газов 8; устройство для выброса воздуха 9, которое должно быть рас­положено на 1-1,5 м выше конька крыши.

При работе вытяжной системы чистый воздух поступает в помещение через неплот­ности в ограждающих конструкциях. В ряде случаев это обстоятельство является серьез­ным недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холод­ного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.

В системе приточно-вытяжной вентиляции воздух подаётся в помещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией (рис. 4.2а и б), работающими одновременно.

Приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией (рис 4.2в) характерна тем, что воздух, отсасываемый из помещения 10 вытяжной системой, частично повторно подают в это помещение через приточную систему, соединенную с вытяжной системой воздухово­дом 11. Регулировка количества свежего, вторичного и выбрасываемого воздуха производится клапанами 12. В результате использования такой системы достигается эко­номия расходуемой теплоты на нагрев воздуха в холодное время года и на его очистку.

Для рециркуляции разрешается использовать воздух помещений, в которых отсутст­вуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, причем концентрация этих веществ в подаваемом в помещение воздухе не превышает 0,3 концентрации ПДК.

Местная вентиляция бывает приточной и вытяжной.

Местная приточная вентиляция служит для создания требуемых условий воздуш­ной среды в ограниченной зоне производственного помещения. К установкам местной приточной вентиляции относятся: воздушные души и оазисы, воздушные и воздушно-тепловые завесы.

Воздушное душирование применяют в горячих цехах на рабочих местах под воздей­ствием лучистого потока теплоты интенсивностью 350 Вт/м² и более. Воздушный душ представляет собой направленный на рабочего поток воздуха. Скорость обдува составляет 1-3,5 м/с в зависимости от интенсивности облучения. Эффективность душирующих агре­гатов повышается при распылении воды в струе воздуха.

Воздушные оазисы - это часть производственной площади, которая отделяется со всех сторон легкими передвижными перегородками и заполняется воздухом более холод­ным и чистым, чем воздух помещения.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраивают для защиты людей от охлажде­ния проникающим через ворота холодным воздухом. Завесы бывают двух типов: воздушные с подачей воздуха без подогрева и воздушно-тепловые с подогревом подаваемого воздуха в калориферах.

Работа завес основана на том, что подаваемый воздух к воротам выходит через спе­циальный воздуховод с щелью под определенным углом с большой скоростью (до 10-15 м/с) навстречу входящему холодному потоку и смешивается с ним. Полученная смесь бо­лее теплого воздуха поступает на рабочие места или (при недостаточном нагреве) отклоняется в сторону от них. При работе завес создается дополнительное сопротивление про­ходу холодного воздуха через ворота.

Защитно-обеспыливающие кожухи устанавливаются на станки, на которых обработ­ка материалов сопровождается пылевыделением и отлетанием крупных частей, которые могут нанести травму. Это шлифовальные, обдирочные, полировальные, заточные станки по металлу, деревообрабатывающие станки и др.

Вытяжные шкафы находят широкое применение при термической и гальваниче­ской обработке металлов, окраске, развеске и расфасовке сыпучих материалов, при раз­личных операциях, связанных с выделением вредных газов и паров.

Кабины и камеры представляют собой емкости определенного объема, внутри кото­рых производятся работы, связанные с выделением вредных веществ (пескоструйная и дробеметная обработка, окрасочные работы и т.д.).

Вытяжные зонты применяют для локализации вредных веществ, поднимающихся вверх, а именно при тепло- и влаговыделениях.

Всасывающие панели применяют в тех случаях, когда применение вытяжных зонтов недопустимо по условию попадания вредных веществ в органы дыхания работающих. Эффективным местным отсосом является панель Чернобережского, применяемая при та­ких операциях, как газовая сварка, пайка и т.п.

Пылегазоприемники, воронки применяются при проведении пайки и сварочных ра­бот. Они располагаются в непосредственной близости от места пайки или сварки.

Бортовые отсосы. При травлении металлов и нанесении гальванопокрытий с от­крытой поверхности ванн выделяются пары кислот, щелочей, при цинковании, меднении, серебрении - чрезвычайно вредный цианистый водород, при хромировании - окись хрома и т.д. Для локализации этих вредных веществ используют бортовые отсосы, представляющие собой щелевидные воздуховоды шириной 40-100 мм, устанавливаемые по периферии ванн.

Принцип действия бортового отсоса состоит в том, что затягиваемый в щель воздух, двигаясь над поверхностью жидкости, увлекает с собой вредные вещества, не давая им распространиться вверх по помещению.

Для очистки воздуха от твердых и жидких примесей применяют циклоны, пылеуловители (вихревые, жалюзийные, камерные). Важным показателем работы пылеуловителей является эффективность очистки воздуха:

q₁ –  содержание примесей до очистки воздуха;

q₂ – после очистки (мг/м³)

Очистка может быть грубой (размер пыли более 50мкм), средний (10-50 мкм), тонкой (менее 10мкм). Для очистки воздуха от неволокнистой пыли размером 10 мкм используют циклоны. Принцип их работы – центробежная сепарация.

Одним из эффективных средств нормализации воздушной среды является кондиционирование воздуха.

Система кондиционирования воздуха – это комплекс технических средств для приготовления приточного воздуха с заданными параметрами и поддержания в помещениях оптимального или заданного состояния воздушной среды (независимо от изменения внешних и внутренних факторов).

По назначению кондиционирование воздуха подразделяют на комфортное, технологическое и комфортно-технологическое. Комфортное кондиционирование применяется в жилых, общественных и промышленных зданиях с целью обеспечения оптимальных санитарно-гигиенических условий для находящихся в помещении людей. Технологическое кондиционирование  предназначается для обеспечения требуемых условий протекания производственных процессов. В этом случае параметры воздушной среды могут быть совершенно непригодны для человека. При комфортно-технологическом кондиционировании параметры воздушной среды, принимаемые для обеспечения оптимальных условий протекания производственных процессов, отличаются несущественно или вообще не отличаются от параметров, соответствующих комфортным условиям. По расположению основных элементов в главном контуре (собственно система кондиционирования) системы кондиционирования воздуха подразделяют на центральные и местные. В центральных системах воздух обрабатывается в одном центральном кондиционере, от которого он распределяется по отдельным помещениям. В местных системах воздух обрабатывается в кондиционерах, расположенных в отдельных помещениях. Распределительная система воздуховодов в здании в этом случае отсутствует.

По принципу централизации основных элементов в дополнительном контуре II системы кондиционирования воздуха подразделяют на автономные и неавтономные. В автономных системах каждый кондиционер имеет свою систему теплохолодоснабжения, т.е. встроенную в него холодильную машину, сеть трубопроводов и аппараты, служащие источниками и стоками тепла и влаги. Неавтономные системы имеют централизованные, единые для всего здания или ряда зданий генераторы тепла и холода, от которых разветвленной сетью тепло- и холодоноситель подводится к отдельным кондиционерам.

По сезонности обеспечения требуемых параметров воздуха в помещении системы кондиционирования подразделяют на круглогодичные и сезонные. Круглогодичные системы обеспечивают требуемый режим в теплый, переходный и холодный периоды года. (сезонные системы обеспечивают внутренний расчетный режим либо в холодный, либо (чаще) в теплый период года.

Системы кондиционирования подразделяют также по обеспеченности заданных внутренних условий. Системы кондиционирования, обеспечивающие строгое поддержание заданных оптимальных значений температуры и влажности воздуха в помещении в течение года, относят к системам полного кондиционирования. Для этих систем характерна возможность осуществления процесса охлаждения и осушки воздуха в летний период, для чего необходимо наличие искусственных источников холода. К системам неполного кондиционирования относят системы, которые в летний период могут обеспечивать поддержание заданного допустимого значения температуры воздуха в помещении при изменении относительной влажности в некоторых пределах в зависимости от состояния наружного воздуха. В таких системах для охлаждения достаточно использования только процесса адиабатической обработки воздуха. В этом случае отпадает необходимость в искусственных источниках холода.

Наиболее распространенные модели кондиционеров в применяемых в производстве помещениях:

- местный неавтономный кондиционер мод. КДМ-53;

- местные автономные кондиционеры «Азербайджан» и «Харьков»;

- кондиционер центральной системы серии КД.

Когда нельзя устранить вредные и опасные производственные факторы, то используются СИЗ. Защита тела обеспечивается применением спецодежды, спецобуви, головных уборов, рукавиц. Для защиты человека от брызг расплавленного металла используется спецодежда из льняных, брезентовых и шерстяных тканей, для защиты от кислот и щелочей - из резины.

Промышленные противогазы предназначены для защиты органов дыхания, лица и глаз от вредных веществ, присутствующих в воздухе. В зависимости от применяемых коробок противогаз может защищать от газов (паров) вредных веществ (с поглощающими коробками), от аэрозолей вредных веществ (с фильтрующими коробками) и одновременно от газов (паров) и аэрозолей вредных веществ (с фильтрующе-поглощающими коробками). В зависимости от массы и размеров коробки противогазы выпускаются трех типов: малого габарита, среднего габарита и большого габарита. В противогазах малого габарита коробка размещена непосредственно на лицевой части (рис. 4.3а), что  придает определенные удобства при работе. В противогазах среднего габарита коробка размещается либо на лицевой части или в сумке и соединена с лицевой частью с помощью соединительной трубки (рис.4.3б), В противогазах большого габарита коробка размещена в сумке. Противогазы могут комплектоваться одним из трех типов лицевых частей: шлем-маской, маской или панорамной маской.

                 а)                                                        б)

Рисунок 4.3. Промышленные противогазы:

а) – малого габарита; б) – среднего габарита