Оздоровление воздушной среды. Системы вентиляции, кондиционирования воздуха и отопления

Оздоровление воздушной среды достигается снижением содержания в ней вредных веществ до безопасных значений (не превышающих величины ПДК на данное вещество), а также поддержанием требуемых параметров микроклимата в производственном помещении.

Снизить содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны можно, используя технологические процессы и оборудование, при которых вредные вещества либо не образуются, либо не попадают в воздух рабочей зоны. Например, перевод различных термических установок и печей с жидкого топлива, при сжигании которого образуется значительное количество вредных веществ, на более чистое — газообразное топливо, а еще лучше — использование электрического нагрева.

Большое значение имеет надежная герметизация оборудования, которая исключает попадание вредных веществ в воздух рабочей зоны или значительно снижает в нем их концентрацию. Для поддержания в воздухе безопасной концентрации вредных веществ используют различные системы вентиляции.

Если перечисленные мероприятия не дают ожидаемых результатов, рекомендуется автоматизировать производство или перейти к дистанционному управлению технологическими процессами.

В ряде случаев для защиты от воздействия вредных веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны. рекомендуется использовать индивидуальные средства зашиты работающих (респираторы, противогазы), однако следует учитывать, что при этом существенно снижается производительность труда персонала.

 

Для создания требуемых параметров микроклимата в производственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные устройства.

Вентиляция представляет собой смену воздуха в помещении, предназначенную поддерживать в нем соответствующие метеорологические условия и чистоту воздушной среды. Вентиляция помещений достигается удалением из них нагретого или загрязненного воздуха и подачей чистого наружного воздуха.

По месту действия вентиляция бывает общеобменной и местной.

Общеобменная вентиляция обеспечивает поддержание требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помещения, а местная — в определенной его части.

Для эффективной работы системы общеобменной вентиляции при поддержании требуемых параметров микроклимата количество воздуха, поступающего в помещение (L_пр), должно быть практически равно количеству воздуха, удаляемого из него (L_выт).

Количество приточного воздуха, требуемого для удаления избытков явной теплоты из помещения (Q_изб, кДж/ч), определяется выражением:

L_пр = Q_изб /Q ρ_пр (t_выт — t_пр ), (1)

где: L_пр — требуемое количество приточного воздуха, м³/ч; С — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная 1 кДж/(кг^.град); ρ_пр — плотность приточного воздуха, кг/м³; t_выт — температура удаляемого воздуха, °С; t_пр — температура приточного воздуха, °С.

Для эффективного удаления избытков явной теплоты температура приточного воздуха должна быть на 5 —8°С ниже температуры воздуха в рабочей зоне.

Количество приточного воздуха, необходимого для удаления влаги, выделившейся в помещении, рассчитывают по формуле:

L_пр = G_вп/ ρ_пр (d_выт — d_прит ), (2)

где G_вп — масса водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч; d_выт — содержание влаги в удаляемом из помещения воздухе, г/кг; d_прит — содержание влаги в наружном воздухе, г/кг; ρ_пр — плотность приточного воздуха, кг/м³.

При одновременном выделении в производственном помещении паров влаги и избыточной теплоты последовательно проводят расчет по формулам (1) и (2) и в качестве искомого результата используют большее из полученных значений.

По способу перемещения воздуха вентиляция может быть как естественной, так и с механическим побуждением (принудительная), возможно также сочетание этих двух способов.

При естественной вентиляции воздух перемещается за счет разности температур в помещении и наружного воздуха (плотностей), а также в результате ветрового давления (действия ветра).

Способы естественной вентиляции: неорганизованная - инфильтрация, проветривание; организованная - аэрация, с использованием отражателей, дефлекторов и других технических средств.

При механической вентиляции воздух перемещается с помощью специальных воздуходувных машин-вентиляторов, создающих определенное давление и служащих для перемещения воздуха в вентиляционной сети.

Чаще всего на практике используют осевые и радиальные (центробежные) вентиляторы.

Воздух, всасываемый вентиляторами из атмосферы, после очистки и подогрева поступает в специальные каналы, называемые воздуховодами, и разводится по производственному помещению. Такая вентиляция называется приточной.

Нагретый воздух из помещения, содержащий водяные пары, отводится из помещения с помощью системы вытяжной вентиляции.

Приточная и вытяжная ветвь вентиляции могут быть объединены, в этом случае система вентиляции называется приточно-вытяжной.

Большое распространение на практике получила приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией воздуха. Для нее характерно использование части воздуха, удаляемого из помещения и прошедшего очистку в системе приточной вентиляции. При этом циркулирующий воздух разбавляется частью свежего воздуха, поступающего из атмосферы. Использование такой системы вентиляции позволяет снизить расходы на очистку воздуха, поступающего из атмосферы, и на его нагрев в холодное время года.

Для создания требуемых параметров микроклимата на определенном участке производственного помещения служит местная приточная вентиляция.

В отличие от общеобменной приточной вентиляции она подает воздух не во все помещения, а лишь в ограниченную часть. Различают следующие устройства местной приточной вентиляции: воздушные души и оазисы, а также воздушно-тепловые завесы.

Воздушные души 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.

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 или 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). Такие воздушно-тепловые завесы установлены на входах на станции метрополитена, а также в дверях крупных магазинов.

Для удаления вредных веществ у источников их образования служит местная вытяжная вентиляция. Использование устройств местной вытяжной вентиляции практически полностью позволяет удалить пыль и другие вредные вещества из производственного помещения.

Устройства местной вентиляции изготавливают в виде отсосов открытого типа и отсосов от полных укрытий.

Отсосы открытого типа находятся за пределами источников выделения вредных веществ. Это вытяжные зонты, вытяжные панели, бортовые отсосы и другие устройства.

Отсосы от полных укрытий — это вытяжные шкафы, кожухи и вытяжные камеры, а также ряд других устройств, внутри которых находятся источники выделения вредных веществ-

Для более эффективного удаления из помещений вредных веществ система общеобменной вентиляции обычно комбинируется с местной.

Необходимое количество воздуха, подаваемого в помещение для снижения содержания в нем вредных веществ до нормы, может быть определено из выражения:

G + L_прq_пр ⁼ L_вытq_выт, (3)

 

где L_пр — требуемое количество поступающего (приточного) воздуха, м³/ч;

L_выт — требуемое количество удаляемого (вытяжного) воздуха, м³/ч;

q_пр — концентрация вредного вещества в поступающем воздухе, мг/м³;

q_выт — концентрация вредного вещества в удаляемом воздухе, мг/м³;

G — выделяющиеся в помещении с внутренним объемом V (м³) вредные пары или газы, мг/ч.

 

Если неизвестны состав и концентрация выделяющихся в воздух рабочей зоны вредных веществ, для ориентировочных расчетов L может быть использовано выражение:

 

L = k V, (4)

где k — кратность воздухообмена, показывающая, сколько раз в течение часа воздух меняется в помещении, ч^-1;

V — объем вентилируемого помещения, м³.

 

В качестве примера представлены рекомендуемые значения k для следующих технологических процессов и производств:

Участок окраски и сушки машин — 17

Участок сварки — 26

Участок ремонта электрооборудования — 15

Кузнечное отделение — 20

Помещение очистных сооружений — 8

 

В производственном помещении необходим постоянный контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны. С целью определения этих веществ обычно проводят отбор проб воздуха рабочего месте на уровне дыхания работающего.

В настоящее время для поддержания требуемых параметров микроклимата широко применяются установки для кондиционирования воздуха (кондиционеры).

Кондиционированием воздуха называется создание и автоматическое поддержание в производственных или бытовых помещениях независимо от внешних метеорологических условий постоянных или изменяющихся по определенной программе температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, сочетание которых создает комфортные условия труда или требуется для нормального протекания технологического процесса. Кондиционер — это автоматизированная вентиляционная установка, которая поддерживает в помещении заданные параметры микроклимата. Эксплуатация установок для кондиционирования воздуха обычно дороже, чем вентиляционных систем.

Для поддержания заданной температуры воздуха в помещениях в холодное время года используют различные системы отопления: водяная, паровая, воздушная и комбинированная.

В системах водяного отопления в качестве теплоносителя используется вода, нагретая либо до 100°С либо перегретая выше этой температуры. Эти системы отопления наиболее эффективны в санитарно-гигиеническом отношении.

Системы парового отопления используются, как правило, в промышленных помещениях. Теплоносителем в них является водяной пар низкого или высокого давления.

В воздушных системах для отопления используется нагретый в специальных установках (калориферах) воздух. Комбинированные системы отопления используют в качестве элементов рассмотренные выше системы отопления.