Вопрос 1. Методы и средства нормализации производственного микроклимата

Выбор технических средств нормализации микроклиматических параметров воздуха рабочей зоны обусловливается особенностями технологического процесса. Для создания требуемых параметров микроклимата в произ­водственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные устройства (рис. 3.1.1.).

Вентиляциейназывается комплекс взаимосвязанных устройств и процессов для создания требуемого воздухообмена в производственных помещениях. В зависимости от способа перемещения воздуха в производственных помещениях вентиляция делится на естественную и искусственную (механическую). Применение вентиляции обосновывается расчетами в которых учитываются: температура, влажность воздуха, концентрации выделяемых вредных веществ, величина избытка тепла. Если в помещении нет вредных выделений, то вентиляция должна обеспечивать воздухообмен не менее 30м³/час на каждого работающего (для помещений с объёмом до 20м³ на одного работающего). Рассмотрим основные виды вентиляции, применяемые для нормализации основных микроклиматических параметров.

По способу перемещения воздуха вентиля­ция может быть как естественной, так и с механическим побуж­дением, возможно также сочетание этих двух способов. Естественная вентиляция производственных помещений самый дешевый вид вентиляции, поскольку осуществляется за счет:

- разности температур в помещении и наружного воздуха (тепловой напор);

- действия ветра (ветровой напор).

Основной её недостаток заключается в том, что и приточный и удаляемый из помещения воздух не проходит предварительной очистки, что может стать источником загрязнения воздуха как внутри помещения, ток и вне его. Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной (рис.3.1.2). В помещениях небольшого объема и в помещениях, расположенных в многоэтажных производственных зданиях применяют канальную аэрацию, при которой 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 воздуха, ударяясь о дефлектор и обтекая его, создает вокруг него разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из канала. Бесканальная аэрация используется в помещениях большого объема со значительными избытками теплоты. Расчет аэрации обычно выполняется по одному из трёх вариантов:

1) при действии разности плотности воздуха внутри помещения и вне его (теплового давления);

2) при действии ветра (ветрового давления);

3) при совместном действии теплового и ветрового давлений.

мостигается удалениемнностями технологического процесса.и набочей зоны зависит от

Рисунок 4.1. – Методы нормализации микроклиматических параметров в производственном помещении

.

Рисунок 4.2 – Виды естественной вентиляции в помещениях

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 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, химические вещества или избытки тепла отводится из по­мещения с помощью системы вытяжной вентиляции. При вытяжной системе вентиляции загрязненный и перегретый воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Загрязненный воздух перед выбросом в атмосферу очищается. Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций.

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 рециркулирующий 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.

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. В отличие отобщеобменной 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 струей 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.

Если загрязнения необходимо уловить непосредственно у мест возникновения, то устраивают вытяжную местную вентиляцию, которая реализуется в вытяжных шкафах, зонтах, бортовых отсосах и т.д. (табл.4.1).

Таблица 4.1 – Виды местной вытяжной вентиляции

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.

Расход приточного воздуха L м³/ч, для системы вентиляции и кондиционирования следует определять расчетом и принимать больший из расходов, требуемых для обеспечения:

а) санитарно-гигиенических норм;

б) норм взрывопожарной безопасности.

Для поддержания заданной температуры воздуха в помещении в холодное время года используют различные системы отопления: водяная, паровая, воздушная, комбинированная. В системах водяного отопления в качестве теплоносителя используется вода, нагретая либо до 100ºC либо перегретая выше этой температуры. Эти системы отопления наиболее эффективны в санитарно-гигиеническом отношении. Системы парового отопления, чаще всего, используются в промышленных помещениях. Теплоносителем является водяной пар высокого или низкого давления. В воздушных системах для отопления используют нагретый в специальных устройствах (колориферах) воздух. Комбинированные системы отопления используют в качестве элементов описанные выше системы отопления.

Мероприятия по борьбе с теплоизбытками направляются на максимальное сокращение их выделения, так как легче предупредить избытки тепла, чем удалить их из цеха. Наиболее эффективным способом борьбы с ними является изоляция источников тепловыделений. Санитарными нормами установлено, что температура наружных поверхностей источников тепловыделений в зоне расположения рабочих мест не должна превышать 45^oС, а при температуре внутри них менее 100^oС — не более 35^oС. Учитывая, что инфракрасная радиация действует не только на рабочих, а нагревает все окружающие предметы и ограждения и создает тем самым весьма значительные источники вторичного выделения тепла. Промышленная теплозащита достигается:

- герметизацией оборудования;

- максимальной механизацией и автоматизацией технологических процессов с применением дистанционного управления производственным процессом;

- оптимальным размещением оборудования и рабочих мест;

- автоматическим контролем и сигнализацией;

- применением средств коллективной и индивидуальной защиты.

На рисунке 4.3 представлены виды средств коллективной защиты от избыточного инфракрасного излучения.

Дистанционное управление процессом увеличивает расстояние между работником и источником тепла и излучения, что снижает интенсивность влияющей на человека радиации.

Для изоляции источников тепла применяются обычные термоизоляционные материалы, обладающие низкой теплопроводностью. К ним относятся пористый кирпич, асбест, специальные глины с примесью, асбеста и т. д. Теплоизоляция горячих поверхностей снижает температуру излучающей поверхности и уменьшает и общее выделение теплоты и его лучистой части. Достоинством теплоизоляции является возможность снижения топлива и повышения производительности агрегатов, однако при этом резко сокращается срок службы изолированных элементов оборудования.

Лучший гигиенический эффект дает водяное охлаждение наружных поверхностей горячего оборудования (радиационное охлаждение). Оно применяется в виде водяных рубашек или системы труб, покрывающих снаружи горячие поверхности. Вода, циркулирующая по системе труб, отбирает тепло с горячей поверхности и не допускает выделения его в помещение цеха. Для экранирования примеряются щиты высотой не менее 2 м, поставленные параллельно горячей поверхности на небольшом расстоянии от нее (5 — 10 см). Подобные щиты препятствуют распространению конвекционных токов нагретого воздуха от горячей поверхности в окружающее пространство.

Рисунок 4.3 – Виды средств производственной теплозащиты

Наиболее распространенный и эффективный способ защиты от излучений - экранирование источников излучений и экранирование рабочих мест. Экраны могут быть стационарными и переносными. По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие. Это деление условно, т.к. любой экран обладает способностью отражать, поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно.

В зависимости от возможности наблюдения за производственным процессом экраны можно разделить на 3 типа: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные. (подробнее на лабораторных занятиях)

Для снятия тепла и конвекционного и лучистого, воздействующего на рабочего, в горячих цехах широко применяется воздушное душирование, начиная от настольного вентилятора и кончая мощными промышленными аэраторами и приточными вентиляционными системами с подачей воздуха непосредственно на рабочее место. Для этой цели используются как простые, так и аэраторы с распылением воды, повышающей охлаждающий эффект за счет ее испарения.

В целом, выбор средств защиты от избытков тепла обусловливается значениями максимальных и требуемых уровней теплового излучения.

К системам отопления, вентиляции и кондиционирования предъявляются ряд общих требований. Они должны обеспечивать:

а) нормируемые метеорологические условия и чистоту воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых, общественных, а также административно-бытовых зданий предприятий;

б) нормируемые метеорологические условия и чистоту воздуха в рабочей зоне производственных, лабораторных и складских помещений в зданиях любого назначения;

в) нормируемые уровни шума и вибраций от работы оборудования и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, кроме систем аварийной вентиляции и систем противодымной защиты, для которых при работе или опробовании согласно ГОСТ 12.1.003-83* в помещениях, где установлено это оборудование, допустим шум не более 110 дБА, а при импульсном шуме не более 125 дБА;

г) ремонтопригодность систем отопления, вентиляции и кондиционирования;

д) взрывопожаробезопасность систем отопления, вентиляции и кондиционирования.