Расчет воздухообмена для помещений с избытками вредных веществ

Воздухообмен в производственных помещениях необходим для очистки воздуха от вредностей: для удаления вредных веществ (выделяющихся вредных газов, паров и пыли); для удаления излишних водяных паров; для удаления избыточного тепла.

Потребный воздухообмен определяется по формуле:

, м3/ч

где: L, м3/ч - потребный воздухообмен;

G, г/ч - количество вредных веществ, выделяющихся в воздух помещения;

xв, мг/м3 - предельно допустимая концентрация вредности в воздухе рабочей зоны помещения, согласно ГОСТ 12.1.005-88;

xн, мг/м3 - максимально возможная концентрация той же вредности в воздухе населенных мест по таблице 1, согласно СН-3086-84.

Применяется также понятие кратности воздухообмена (n), которая показывает сколько раз в течение одного часа воздух полностью сменяется в помещении. Значение n < l может быть достигнуто естественным воздухообменом без устройства механической вентиляции.

Кратность воздухообмена определяется по формуле:

n = L/Vп, ч-1

где: Vп - внутренний объем помещения, м3.

Согласно СН 245-71, кратность воздухообмена n > 10 недопустимо.

Рассмотрим отдельные характерные случаи выделения вредных веществ в воздух помещения и определения потребного воздухообмена.

Испарение растворителей и лаков обычно происходит при покраске различных изделий. Количество летучих растворителей, выделяющихся в воздухе помещений можно определить по следующей формуле:

, г/ч

где: а, м²/ч - средняя производительность по покраске одного рабочего, составляющая при ручной покраске кистью, а =12 м²/ч; пульверизатором; а =50 м²/ч

А, г/м² - расход лакокрасочных материалов;

m, % - процент летучих растворителей, содержащихся в лакокрасочных материалах;

n - число рабочих, одновременно занятых на покраске.

Пайка электронных схем осуществляется свинцово-оловянным припоем ПОС-60, который содержит С = 0, 4 доли объема свинца и 60 % олова. Наиболее ядовиты аэрозоли (пары) свинца.

В процессе пайки из припоя испаряется до B = 0, 1% свинца, а на 1 пайку расходуется 10 мг припоя. При числе паек - N, количество выделяемых паров свинца определяется как:

, мг/ч

В жилых и общественных помещениях постоянным вредным выделением является выдыхаемая людьми углекислота (СО₂).

Определение потребного воздухообмена производится по количеству углекислоты, выделяемой человеком и по допустимой ее концентрации.

Содержание углекислоты в атмосферном воздухе можно определить по химическому составу воздуха. Однако, учитывая повышенное содержание углекислоты в атмосфере населенных пунктов, следует принимать при расчете содержание СО₂:

для сельских населенных пунктов - 0, 33 л/м³

для малых городов (до 300 тыс. жителей) - 0, 4 л/м³

для больших городов (свыше 300 тыс. жителей) - 0, 5 л/м³

Производственная аппаратура, работающая под давлением, как правило, не является вполне герметичной. Степень герметичности аппаратуры уменьшается по мере ее износа. Считая, просачивание газов через неплотности подчиняется тем же законам, что и истечение через небольшие отверстия, и предполагая, что истечение происходит адиабатически, количество газов просочившихся через неплотности можно определить по формуле:

, кг/ч

где, k - коэффициент, учитывающий повышение утечки от износа оборудования (k=1-2);

c - коэффициент, учитывающий влияние давление газа в аппарате:

v - внутренний объем аппаратуры и трубопроводов, находящихся под давлением, м³;

М - молекулярный вес газов, находящихся в аппаратуре;

Т - абсолютная температура газов в аппаратуре, ^оК.

Расчет потребного воздухообмена для удаления избыточного тепла производится по формуле:

, м³/ч

где: L, м³/ч - потребный воздухообмен;

Q_изб, ккал/ч - избыточное тепло;

g_в = 1.206 кг/м³ - удельная масса приточного воздуха;

c _в = 0, 24 ккал/кг×. град - теплоемкость воздуха;

_Dt = t _вых - t _пр, ^oC

где: t _вых, ^oC - температура уделяемого воздуха;

t _пр, ^oC - температура приточного воздуха;

Величина _Dt при расчетах выбирается в зависимости от теплонапряженности воздуха - Q_н:

при Q_н £ 20 ккал/ (м³*ч) _Dt = 6 ^oC;

при Q_н > 20 ккал/ (м³*ч) _Dt = 8 ^oC;

, ккал/ (м³*ч)

где V_п, м³ - внутренний объем помещения.

Таким образом, для определения потребного воздухообмена необходимо определить количество избыточного тепла по формуле:

Q_изб = Q_об + Q_осв + Q_л + Q_р - Q_отд, ккал/ч

где: Q_об, ккал/ч - тепло, выделяемое оборудованием;

Q_осв, ккал/ч - тепло, выделяемое системой освещения;

Q_л, ккал/ч - тепло, выделяемое людьми в помещении;

Q_р, ккал/ч - тепло, вносимое за счет солнечной радиации;

Q_отд, ккал/ч - теплоотдача естественным путем.

Определяем количество тепла, выделяемого оборудованием

Q_об = 860 × Р_об × U₁, ккал/ч

где: Y₁ - коэффициент перехода тепла в помещение, зависящий от вида оборудования; Р_об, кВт - мощность, потребляемая оборудованием;

Р_об, = Р_ном × Y₂ × Y₃ × Y₄, кВт

где: Р_ном, кВт - номинальная (установленная) мощность электрооборудования помещения;

Y₂ - коэффициент использования установленной мощности, учитывающий превышение номинальной мощности над фактически необходимой;

Y₃ - коэффициент загрузки, т.е. отношение величины среднего потребления мощности (во времени) к максимально необходимой;

Y₄ - коэффициент одновременности работы оборудования.

При ориентировочных расчетах произведение всех четырех коэффициентов можно принимать равным

Y₁ × Y₂ × Y₃ × Y₄ = 0, 25

Определяем количество тепла, выделяемого системой освещения

Q_осв = 860 × Р_осв × a × b × cos (j), ккал/ч

где: a - коэф. перевода электрической энергии в тепловую, лампы накаливания a = 0, 92 - 0, 97, люминесцентные лампы a = 0, 46 - 0, 48;

b - коэффициент одновременности работы (при работе всех светильников b = 1);

сos (j) = 0, 7 - 0, 8 - коэффициент мощности;

Р_осв, кВт - мощность осветительной установки.

Определяем количество тепла, выделяемого находящимися в помещении людьми

Q_л = N× q_л, ккал/ч

где: N - количество людей в помещении

q_л, ккал/ч - тепловыделения одного человека (таблица 6)

Определяем количество тепла, вносимого за счет солнечной радиации

Q_р = m × S× q_ост, ккал/ч

где: m - количество окон

S, м² - площадь одного окна

q_ост, ккал/ч - солнечная радиация через остекленную поверхность.

Определяем теплоотдачу, происходящую естественным путем

Если нет дополнительных условий, то можно считать ориентировочно,

что Q_отд = Q_р для холодного и переходного периодов года (среднесуточная температура наружного воздуха ниже +10 ^oC).

Для теплого периода года (среднесуточная температура воздуха выше +10 ^oC) принимаем Q_отд = 0.

Общий вывод:

Среди полученных расчетных значений потребного воздухообмена для вредных веществ и удаления избыточного тепла выбирается наибольшее значение потребного воздухообмена.