Вентиляция.

Важным средством обеспечения нормальных санитарно-гигиенических и метеорологических условий в производственных помещениях является, вентиляция.

Вентиляция - это организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего. Применение вентиляции должно быть обосновано расчетами, при которых учитываются температура, влажность воздуха, выделение вредных веществ, избыточное тепловыделение.

По способу подачи в помещение воздуха и удаления его, вентиляцию делят на: естественную, механическую, смешанную. Естественная вентиляция - создает необходимый воздухообмен за счет разности температур в помещении и наружного воздуха (тепловой напор), а также за счет действия ветра (ветровой напор). Разность температур воздуха внутри помещения (где она более высокая) и снаружи вызывает поступление холодного воздуха в помещение и вытеснение из него теплого воздуха. При действии ветра с наветренной стороны здания создается избыточное давление и свежий воздух поступает в помещение. С заветренной стороны здания создается пониженное давление, вследствие чего происходит удаление теплого или загрязненного воздуха из помещения.

Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной. Неорганизованная естественная вентиляция - инфильтрация или естественное проветривание - осуществляется сменой воздуха в помещениях через окна, форточки, двери, специальные проемы и поры стен. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов - силы и направления ветра, температуры воздуха внутри и снаружи здания, вида ограждений и качества строительных работ. Инфильтрация может быть значительной для жилых зданий и достигать 0, 5... 0, 75 объема помещения в час, а для промышленных предприятий до 1... 1, 5.

Организованная естественная вентиляция или аэрация, обеспечивает воздухообмен в заранее рассчитанных объемах и регулируемый в соответствии с метеорологическими условиями. Различают бесканальную и канальную аэрацию. Бесканальная аэрация осуществляется при помощи проемов в стенах и потолке и рекомендуется в помещениях большого объема и в цехах с большими избытками тепла.

Для получения расчетного воздухообмена вентиляционные проемы в стенах, а также в кровле здания (аэрационные фонари) оборудуют фрамугами, которые открываются и закрываются с пола помещения. В стенах здания проемы устанавливаются на двух уровнях: на высоте 1-1, 5 м от пола и на высоте 4-6 м от пола. В верхней части здания (обычно в перекрытии) оборудуются застекленные светоаэрационные фонари.

Рис. 3.1. Схема аэрации:

а - теплое время года; б - холодное время года

Канальную аэрацию применяют в производственных помещениях небольшого объема, а также в помещениях, расположенных в многоэтажных производственных и жилых зданиях. Загрязненный воздух удаляется через вентиляционные каналы в стенах.

Для усиления вытяжки на выходе из каналов на крыше здания устанавливают дефлекторы - устройства создающие тягу при обдувании их ветром. При этом поток ветра, ударяясь о дефлектор и обтекая его, создает вокруг большей части его периметра разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из канала. Наибольшее распространение получили дефлекторы типа ЦАГИ (рис. 3.2.), которые представляют собой цилиндрическую обечайку, укрепленную над вытяжной трубой. Для улучшения подсасывания воздуха давлением ветра труба оканчивается плавным расширением - диффузором. Для предотвращения попадания дождя в дефлектор предусмотрен колпак.

Рис. 3.2. Схема дефлектора типа ЦАГИ:

1 - диффузор; 2 - конус; 3 - лапки, удерживающие колпак и обечайку; 4 - обечайка; 5 – колпак.

Естественная вентиляция экономична и проста в эксплуатации. Недостатками ее является то, что воздух не подвергается очистке и подогреву при поступлении в помещение, а удаляемый воздух также не очищается и загрязняет атмосферу.

Механическая (искусственная) вентиляция - вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием специальных механических побудителей (механических вентиляторов или эжекторов).

При механической вентиляции воздухообмен осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентиляторами, что сопровождается циркуляцией воздушных масс в несколько раз больших объема подаваемого или удаляемого воздуха. Возникающая циркуляция является основной причиной распространения и перемешивания вредных выделений и создания в помещении разных по концентрации и температуре воздушных зон.

Воздухообмен осуществляется независимо от внешних метеорологических условий, при этом поступающий воздух может подогреваться или охлаждаться, подвергаться увлажнению либо осушению. Выбрасываемый воздух подвергается очистке.

Рис. 3.3. Схема приточной, вытяжной и приточно-вытяжной механической вентиляции:

а - приточная; б - вытяжная; в - приточно-вытяжная; 1 - воздухоприемник для забора чистого воздуха; 2 - воздуховоды; 3 - фильтр для очистки воздуха от пыли; 4 - калориферы; 5 - вентиляторы; 6 - воздухораспределительные устройства (насадки); 7 - вытяжные трубы для выброса удаляемого воздуха в атмосферу; 8 - устройства для очистки удаляемого воздуха; 9 - воздухозаборные отверстия для удаляемого воздуха; 10 - клапаны для регулирования количества свежего вторичного рециркуляционного и выбрасываемого воздуха; 11 - помещение, обслуживаемое приточно-вытяжной вентиляцией; 12 - воздуховод для системы рециркуляции.

Распределение воздуха в помещении производится с помощью воздухораспределительных насадок, обеспечивающих заданное направление и скорость движения приточного воздуха. Скорость воздуха и его температура определяется расчетным путем с учетом нормативных требований.

Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне, а также для помещений содержащих малую концентрацию вредных веществ.

При вытяжной системе вентиляции загрязненный и перегретый воздух удаляется из помещения через воздухоотводы с помощью вентилятора. Загрязненный воздух перед выходом в атмосферу очищается от пыли и газов. Свежий воздух поступает через окна, двери и неплотности конструкций. Эта система используется при вентиляции помещений, имеющих в воздухе большую концентрацию вредных веществ (вредные цеха, химические и биологические лаборатории), а также влаги и тепла.

Приточно-вытяжная система вентиляции - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной; системы работают одновременно. В помещениях, в которых постоянно выделяются вещества, вытяжная вентиляция должна превышать нагнетательную примерно на 20%. В этих случаях вытяжка производится из мест скопления вредных веществ, а подача чистого воздуха - на рабочие места.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией. В них к поступающему снаружи воздуху, подмешивают воздух, отсасываемый из помещения вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапанами. Свежая порция воздуха в таких системах обычно составляет 20... 10% общего количества подаваемого воздуха. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности и концентрация их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 30% ПДК. Применение рециркуляции не допускается и в том случае, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выраженные неприятные запахи.

Отдельные установки механической вентиляции могут не включать всех указанных выше элементов. Например, приточные системы не всегда оборудуются фильтрами и устройствами для изменения влажности воздуха, а иногда приточные и вытяжные установки могут не иметь сети воздуховодов.

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ:

- большой радиус действия, вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором;

- возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра;

- подвергать вводимый в помещение воздух предварительной осушке или увлажнению, очистке, подогреву или охлаждению;

- организовывать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам;

- улавливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему объему помещения;

- возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу.

К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и эксплуатации ее и необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

По назначению вентиляция может быть общеобменной и местной. Общеобменная вентиляция обеспечивает поддержание требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помещения, а местная - для рабочих мест. Общеобменная вентиляция наиболее часто применяется в тех случаях, когда вредные вещества, избыточное 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 захватываемого местными отсосами. Для эффективной работы системы общеобменной вентиляции при поддержании требуемых параметров микроклимата количество воздуха, поступающего в помещение, должно быть практически равно количеству воздуха, удаляемого из него.

Рис. 3.4. Устройства местной вентиляции:

а - укрытие-бокс; б - бортовые отсосы (1 - однобортовой; 2 - двухбортовой); в - боковые отсосы (1 - односторонний; 2 - угловой); г - отсос от рабочих столов; д - отсос витражного типа; е - вытяжные шкафы (1-е верхним отсосом; 2-е нижним отсосом; 3-е комбинированным отсосом); ж - вытяжные зонты (1 - прямой; 2 - наклонный).

Вытяжные шкафы наиболее эффективное устройство, так как почти полностью укрывают источник выделения вредных веществ. Незакрытыми в шкафах остаются лишь проемы для обслуживания, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форму проема выбирают в зависимости от характера технологических операций.

Местная вытяжная вентиляция закрытого типа при полном укрытии источников вредности является наиболее эффективным способом вентиляции, она носит название аспирации.

Бортовые отсосы - устраивают у производственных ванн для удаления вредных паров и газов, которые выделяются из растворов ванн. При ширине ванны до 0, 7 м устанавливают однобортные отсосы с одной из продольных ее сторон. При ширине ванны более 0, 7 м (до 1 м) применяют двухбортовые отсосы.

Вытяжные зонты служат для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зонты могут быть как с естественной, так и с механической вытяжкой. Зонты устанавливают над ваннами различного назначения, электро - и индукционными печами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок. Зонты делают открытыми со всех сторон и частично открытыми: с одной, двух и трех сторон. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше размеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения веществ, тем он эффективнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта менее 60°.

Для удаления пыли от различных станков применяют пылеприемные устройства в виде защитно-обеспыливающих кожухов, воронок и т.д.

В тех случаях, когда с помощью вытяжки необходимо удалить очень агрессивные среды, способные к взрыву пыли, или легко воспламеняющиеся взрывоопасные газы (ацетилен, эфир и т.д.), применяют эжекционные установки (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Эжектор:

1 - трубопровод сжатого воздуха; 2 - сопло; 3 - камера разрежения; 4 - конфузор; 5 - горловина; 6 - диффузор.

Принцип действия эжектора заключается в том, что с помощью компрессора или вентилятора высокого давления, расположенного вне вентилируемого помещения, по трубе к соплу подается струя воздуха, которая выходит из него с большой скоростью и создает разрежение в камере, куда и увлекается масса воздуха из помещения. В следующих камерах (конфузоре и горловине) воздух смешивается, в диффузорной камере происходит преобразование динамического давления в статическое и далее воздух выводится наружу.

Рис. 3.6. Воздушный душ.

Местная приточная вентиляция может быть в виде воздушного душа, воздушного оазиса, воздушной завесы. Воздушные души (рис. 3.6) применяются для защиты работающих от воздействия теплового излучения интенсивностью 350 Вт/м² и более. Принцип действия этого устройства основан на обдуве работающего струёй увлажненного воздушного потока, скорость которого составляет 1—3, 5 м/с. При этом увеличивается теплоотдача от организма человека в окружающую среду.

Охлаждающий эффект воздушного душирования зависит от разности температур тела работающего и потока воздуха, а также от скорости обтекания воздухом охлаждаемого тела. Воздушное душирование устраивают также для производственных процессов с выделением вредных газов и паров и при невозможности устройства местных укрытий.

В воздушных оазисах, представляющих собой часть производственного помещения, ограниченного со всех сторон переносными перегородками, создаются требуемые параметры микроклимата. Указанные источники используются в горячих цехах.

Для защиты людей от переохлаждения в холодное время года в дверных проемах и воротах устраивают воздушные и воздушно-тепловые завесы. Принцип их работы основан на том, что под углом к холодному воздушному потоку, поступающему в помещение, направлен воздушный поток (комнатной температуры иди подогретый), который либо снижает скорость и изменяет направление холодного воздушного потока, уменьшая вероятность возникновения сквозняков в производственном помещении, либо подогревает холодный поток (в случае воздушно-тепловой завесы). Теплый воздух подается навстречу потоку холодного под углом 30-45 градусов со скоростью 10-15 м/сек. Такие воздушно-тепловые завесы установлены на входах на станции метрополитена, а также в дверях крупных магазинов.

Смешанная вентиляция - является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Она удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция - предусматривается в тех производственных помещениях, где возможно внезапное поступление в воздух большого количества вредных веществ или взрывоопасных веществ. Производительность ее определяется нормативными документами. Если такие документы отсутствуют, то производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляцией обеспечивала в помещении не менее восьми воздухообменов за 1 час, должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции.

В настоящее время устанавливают аварийную вентиляцию с автоматическим включением с одновременной подачей звукового сигнала.

Кондиционирование. Кондиционирование воздуха - это создание и автоматическое поддержание в закрытых помещениях определенных параметров воздушной среды независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. Наиболее совершенный вид промышленной вентиляции.

При кондиционировании происходит очищение воздуха, подогрев или охлаждение его, увлажнение или высушивание, в зависимости от времени года и других условий, а также подача его в помещение с определенной скоростью. В ряде случаев производят специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т.п.

Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. Они могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких или всех помещений здания). Принципиальная схема кондиционера представлена на рисунке 3.7.

Рис. 3.7. Схема кондиционера:

1 - заборный воздуховод; 2 - фильтр; 3 - соединительный воздуховод; 4 - калориферы первой и второй ступени подогрева; 5 - форсунки воздухоочистки; 6 - переходник-каплеуловитель; 7 -калориферывторой ступени; 8 - вентилятор; 9 - отводной воздуховод.

Наружный воздух очищается от пыли в фильтре 2 и поступает в камеру I, где он смешивается с воздухом из помещения (при рециркуляции). Пройдя через ступень предварительной температурной обработки 4, воздух поступает в камеру II, где он проходит специальную обработку (промывание воздуха водой, обеспечивающую заданные параметры относительной влажности, и очистку воздуха), и в камеру III (температурная обработка). При температурной обработке зимой воздух подогревается частично за счет температуры воды, поступающей в форсунки 5, и частично, проходя через калориферы 4 и 7. Летом воздух охлаждается частично подачей в камеру II охлажденной (артезианской) воды, и главным образом в итоге работы специальных холодильных машин.

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха (особенно в радиоэлектронике). Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

Кондиционирование воздуха - перспективный в гигиеническом отношении вид вентиляции помещения. Поэтому кондиционер находит все большее применение не только в промышленности, но и в жилых помещениях, общественных зданиях, лечебных учреждениях, а также торговых предприятиях.

Для обеспечения необходимых условий труда важное значение имеет определение кратности воздухообмена, мощности вентиляционных систем и выбор их типа.

Воздухообменом принято называть количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение и удалять из него, в кубических метрах в час. Основным показателем, определяющим воздухообмен в помещении, является кратность обмена (коэффициент вентиляции). Этот коэффициент (К) показывает, сколько раз весь воздух помещения заменяется наружным воздухом в течение часа и рассчитывается по формуле

, (1/час)

где: W — объем удаляемого воздуха из помещения, куб. м в час;

V — объем помещения, из которого удаляется воздух, куб. м.

Воздухообмен имеет важное значение для регулирования температуры воздуха в помещениях.

Количество воздуха, необходимого для вентиляции производственных помещений и обеспечения требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне, устанавливается расчетным способом. Расчет ведется соответственно по избытку явного тепла или влаги или по количеству выделяющихся вредностей (пыли, газов, паров). При одновременном выделении в помещении тепла, влаги и вредных веществ (или их различных сочетаний) необходимый воздухообмен должен устанавливаться по превалирующей вредности.

В соответствии с санитарными нормами количество наружного воздуха, подаваемого в помещение на одного работающего, должно составлять не менее 30 м³/ч при работе в помещении меньше 20 м³ на одного человека и не менее 20 м³/ч при объеме помещения больше 20 м³ на одного человека. В помещениях с объемом более 40 м3 на каждого работающего при наличии окон или окон и фонарей и при отсутствии выделения вредных или неприятно пахнущих веществ допускается устраивать периодически действующую вентиляцию. В помещениях без естественной вентиляции подача воздуха на одного человека должна составлять не менее 60 м³/ч.

Баланс приточного и удаляемого воздуха должен соответствовать назначению вентиляции и конкретным условиям ее применения. Приток должен обеспечить максимальную чистоту и оптимальные микроклиматические параметры воздуха в рабочей зоне. Вытяжка должна максимально удалять вредные выделения.

Система вентиляции не должна вызывать перегрев или переохлаждение работающих. Шум вентиляционных установок не должен увеличивать производственный шум выше допустимого санитарными нормами уровня. Система вентиляции не должна быть источником загрязнения окружающей среды.

Система вентиляции должна быть эффективна во все периоды года при любых климатических и погодных условиях. Система вентиляции должна быть проста по устройству, надежна в эксплуатации и соответствовать требованиям электро-, пожаро-, взрывоопасности.

Основные санитарно-гигиенические требования к вентиляции производственных помещений определены санитарными нормативами, а также строительными нормами и правилами (СН и П) " Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха".