Вентиляція виробничих приміщень, її розрахунок

Санітарні норми вимагають створення на підприємстві таких умов, щоб наявність шкідливих речовин не перевищувала гранично допустимих концентрацій (ГДК) – концентрацій речовин, які за умов регламентованої тривалості їх щоденної дії при 8-годинній зміні (але не більше ніж 40 годин протягом тижня) не повинна викликати у працівників захворювань або відхилень у стані здоров’я. ГДК шкідливих речовин не повинні перевищуватися на постійному робочому місці. Постійне робоче місце – це місце, на якому працівник перебуває більше 50% свого робочого часу. Якщо при цьому робота виконується на різних дільницях робочої зони (простір, в якому знаходяться робочі місця постійного або непостійного перебування робітника), то постійним робочим місцем вважається вся зона (ДСТУ 2293-93).

Під вентиляцією розуміють сукупність заходів та засобів, призначених для забезпечення на постійних робочих місцях та зонах обслуговування виробничих приміщень метереологічних умов та чистоти повітряного середовища, що відповідають гігієнічним та технічним вимогам. Основне завдання вентиляції – вилучити із приміщення забруднене або нагріте повітря та подати свіже, тобто забезпечити в приміщеннях параметри мікроклімату, які відповідають нормативним вимогам, а також виключити можливість вмісту в повітрі шкідливих речовин, які перевищують гранично допустимі концентрації.

Для зменшення концентрації шкідливих виділень необхідно знати: кількість шкідливих виділень G(газів, пилу, парів), що надходять у приміщення; допустиму концентрацію шкідливих речовин у виробничому приміщенні g_допта концентрацію шкідливих речовин у припливному повітрі g_пов.

Для асимілювання (розчинення) шкідливих виділень до гранично допустимих концентрацій визначають об’єм повітря L _повза формулою:

(м³/год) (8.1)

При проведенні розрахунку повітрообміну, треба, щоб концентрація шкідливих речовин в повітрі робочої зони g_допне перевищувало ГДК. Концентрація шкідливих речовин у припливному повітрі g_повповинна бути по можливості мінімальною, по санітарним нормам g_пов ≤ 0,3 g_гдк.При одночасному виділенні у повітря робочої зони кількох шкідливих речовин, які не мають односпрямованої дії, кількість повітря можна приймати по тій шкідливій речовині, для якої необхідно подавати чисте повітря у найбільшій кількості.

Необхідний об’єм повітря для поглинання надлишкового тепла визначають за формулою:

, (8.2)

де Q_надл – надлишкове тепло (кДж/год);

С – питома масова теплоємність повітря, С = 1,005 кДж/(кг∙К);

ρ – густина повітря (кг/м³);

t_вн,t_зовн -відповідно температура внутрішнього та зовнішнього (припливного) повітря (°С).

Температура повітря, яке видаляється із приміщення, визначається по формулі:

, (8.3)

де t_рз – температура робочої зони, яка не повинна перевищувати допустиму по нормам, t_рз≤ t_доп;

∆t – температурний градієнт по висоті приміщення, ∆t=0,5-1,5ºС/м;

Н – відстань від підлоги до центру відсмоктуючи отворів, м;

2 – висота робочої зони, м.

Температура припливного повітря при наявності надлишкової теплоти повинна бути на 5 – 8 ºС нижче температури повітря в робочій зоні.

При виділенні вологи у виробничому приміщенні, кількість припливного повітря визначається по формулі:

, (8.4)

де G_вп – маса водяної пари, яка утворюється у приміщенні, г/год.;

d_вит – кількість вологи у повітрі, яка виділяється із приміщення, г/кг;

d_пр – кількість вологи у припливному повітрі, г/кг.

Санітарними нормами не нормується допустима кількість вологи у повітрі, а лише вказується допустима відносна вологість та температура. Виходячи із цих даних, можна визначити d_вит за допомогою і-d діаграм.

При одночасному виділенні в приміщенні шкідливих речовин, теплоти та вологи, приймають найбільшу кількість повітря, яку отримали в розрахунках для кожного виду виробничих виділень.

В окремих випадках для розрахунку кількості повітря, яке необхідно для вентиляції, можна використовувати кратність повітрообміну (К), що показує скільки разів протягом години повинно повністю змінитися повітря у приміщенні. За відомими значеннями К для виробничого приміщення, визначається об’єм припливу або витяжки за формулою:

, (8.5)

де V_пр – об’єм приміщення, м³.

Величина кратності повітрообміну, за звичай знаходиться у межах від 1 до 10. Більші значення К приймаються для приміщень малого об’єму.

Треба пам’ятати, що кількість припливного повітря при можливості природного провітрювання приміщення повинна бути не менше 30 м³ /год. На одну людину, якщо об’єм приміщення, яке приходиться на цю людину, менше 20 м³ та не менше 20 м³/год. Відповідно при об’ємі, який приходиться на працівника, 20 м³ та більше. Якщо в приміщенні немає змоги проводити природне провітрювання, то у такі приміщення треба подавати не менше 60 м³/год. Повітря на одну людину.

Повітрообмін при природній вентиляції виникає внаслідок різниці температур повітря у приміщенні та зовнішнього повітря, а також унаслідок дії вітру.

Природна вентиляція виробничих приміщень може бути неорганізованою і організованою.

При неорганізованій вентиляції надходження та вилучення відбувається через нещільності у вікнах, дверях, стінах (просочування). Такий вид природної неорганізованої вентиляції носить назву інфільтрації, інший вид неорганізованої природної вентиляції здійснюється завдяки відкриванню дверей, вікон та квартирок. Цей вид неорганізованої вентиляції носить назву провітрювання.

Організована вентиляція піддається регулюванню. Така природна вентиляція називається аерацією.

Для аерації в стінах будівлі роблять отвори для надходження зовнішнього повітря, а на даху чи у верхній частині будівлі встановлюють спеціальні пристрої (ліхтарі) для видалення відпрацьованого повітря. Для регулювання надходження та виділення повітря передбачено перекривання на необхідну величину аераційних отворів та ліхтарів.

Умовами ефективної роботи аерації є: достатня площа аераційних отворів та їх раціональна конструкція; розміщення відсмоктуючи пристроїв над джерелами тепловиділення; регулювання системою аерації у залежності від зовнішньої температури і напрямку вітру.

Для регулювання припливного зовнішнього повітря в приміщеннях у теплий період року в зовнішніх стінах роблять отвори, що розташовані на висоті 0,3-4,8 м над підлогою.

Припливні отвори дозволяється розміщувати в два ряди і більше у поздовжніх стінах будівлі, які повинні бути вільні від надбудов. Як припливні отвори також використовуються ворота, розсувні стіни та отвори у підлозі приміщень. Отвори для припливу зовнішнього повітря в холодний період року роблять у зовнішніх стінах, розташовуючи низ отворів на висоті не менше трьох метрів над підлогою у приміщеннях висотою менше 6 м, а у приміщеннях висотою більше 6 м – на висоті не менше 4 м над підлогою.

Витяжні канали систем аерації доцільно розташовувати у внутрішніх цегляних стінах (мінімальний переріз каналів становить 130x140 мм); у спеціальних вентиляційних блоках; у вигляді приставних та підвісних каналів біля внутрішніх стін, перегородок та перекриттів. Мінімальна товщина перегородок у цегляних стінах між каналами одного призначення та зовнішніх стінок каналів становить 120 мм.

Перевагою аерації є те, що великі об’єми повітря (до мільйона кубічних метрів за годину) подається і вилучається без використання вентиляторів та повітропроводів. Система аерації значно дешевша за систему механічної (штучної) вентиляції. Вона є ефективним засобом боротьби із надлишковою теплотою в гарячих цехах.

Однак разом з перевагами, аерація має істотні недоліки, а саме: у теплу пору року ефективність аерації може значно знижуватися із-за підвищення температури зовнішнього повітря, особливо при відсутності вітру; повітря, що надходить і виходить, не можна обробити, вилучити шкідливі речовини тощо.

При розрахунку аерації приймаються наступні спрощення:

- не враховується вплив інфільтрації повітря через пори будівельних матеріалів та щілини;

- розглядається сталий процес, тобто вважається, що залишаються незмінними всі фактори, що обумовлюють повітрообмін;

- температура в приміщенні приймається в горизонтальних площинах однаковою та сталою;

- не враховується розміщення обладнання та джерел тепла;

- припускається, що припливні струмені повітря повністю згасають, тобто енергія припливних струменів повністю розсіюється.

Розрахунок аерації зводиться до визначення необхідної площі приточних F₁ та витяжних F₂ аераційних отворів, що забезпечують необхідний повітрообмін приміщення цеху (рисунок 8.1)

Рисунок 8.1 – Схема вентиляції цеху

Повітрообмін, який забезпечує видалення надлишкового тепла з цеху депо, складає G = 250 ∙ 10³ кг/год., відстані між центрами отворів H = 8 м, температура зовнішнього повітря t_н =20°С, робочої зони t_рз =25°С, повітря, яке виходить із приміщення t_вид =35°С. Коефіцієнт втрат для приточних фрамуг μ₁ =0,57, для витяжних – μ₂ = 0,44.