Промышленная вентиляция и кондиционирование

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и до­пустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помеще­ния загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции. Система вентиляции, перемещение воз­душных масс в которой осуществляется благодаря возникающей раз­ности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией.

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побу­дителей, называется механической вентиляцией.

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 очистке, осушке или увлажнению, 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, а также 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.

Системы механической вентиляции подразделяются на общеоб­менные, местные, смешанные, аварийные и системы кондициониро­вания.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избы­точной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений. Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению. Обычно объем воздуха L_пр, подаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объему воздуха L_в , удаляемого из помещения. Однако в ряде случаев возникает необходимость нарушить это равенство (рис. 1.9).

Рис. 1. Принципиальная схема вентиляции для выбора соотношения объемов при­точного и удаляемого воздуха:

а) L_в >L_пр, p₁ <p₂; б) L_в<L_пр , p₁ >p₂

Так, в особо чистых цехах электровакуумного производства, для кото­рых большое значение имеет отсутствие пыли, объем притока воздуха делается больше объема вытяжки, за счет чего создается некоторый избыток давления в производственном помещении, что исключает попадание пыли из соседних помещений. В общем случае разница между объемами приточного и вытяжного воздуха не должна превы­шать 10...15%.

Существенное влияние на параметры воздушной среды в рабочей зоне оказывают правильная организация и устройство приточных и вытяжных систем. В общем случае разница между объемами приточного и вытяжного воздуха не должна превы­шать 10...15%.

Воздухообмен, создаваемый в помещении вентиляционными уст­ройствами, 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. Так, приточная струя, входя в помещение, вовлекает в движение окружающие массы воздуха, в результате чего масса струи в направлении движения будет возрастать, а скорость падать. При истечении из круглого отверстия (рис. 1.10) на расстоянии 15 диаметров от устья скорость струи составит 20 % от первоначальной скорости v₀, а объем перемещающегося воздуха уве­личится в 4,6 раза.

Скорость затухания движения воздуха зависит от диаметра выпу­скного отверстия d_o: чем больше d_o, тем медленнее затухание. Если нужно быстрее погасить скорость приточных струй, подаваемый воздух должен быть разбит на большое число мелких струй.

Существенное влияние на траекторию струи оказывает температура приточного воздуха: если температура приточной струи выше темпе­ратуры воздуха помещения, то ось загибается вверх, если ниже, то вниз и при изотермическом течении она совпадает с осью приточного отверстия.

Циркуляция воздуха в помещении и соответственно концентрация примесей и распределение параметров микроклимата зависит не только от наличия приточных и вытяжных струи, но и от их взаимного расположения. Различают четыре основные схемы организации возду­хообмена при общеобменной вентиляции: сверху–вверх (рис. 1.12, а); сверху–вверх (рис. 1.12, б); снизу–вверх (рис, 1.12, в); снизу– вниз (рис. 1.12, г). Кроме этих схем применяют комбинированные. Наиболее равномерное распределение воздуха достигается в том случае, когда приток равномерен по ширине помещения, а вытяжка сосредо­точена.

При организации воздухообмена в помещениях необходимо учи­тывать и физические свойства вредных паров и газов и в первую очередь их плотность. Если плотность газов ниже плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха происходит в верхней зоне, а подача свежего — непосредственно в рабочую зону. При выделении газов с плотностью большей плотности воздуха из нижней части помещения удаляется 60...70 % и из верхней части 30...40 % загрязненного воздуха. В помещениях со значительными выделениями влаги вытяжка влаж­ного воздуха осуществляется в верхней зоне, а подача свежего в количестве 60 % — в рабочую зону и 40 % – в верхнюю зону.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы обшеобменной вентиляции (рис. 1.13): приточная, вытяжная, приточно-вытяжная и системы с рециркуляцией. По приточной системе воздух подается в помещение после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или в другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помеще­нии или холодного воздуха извне.

Установки приточной вентиляции (рис. 1.13, о) обычно состоят из следующих элементов: воздухозаборного устройства 1 для забора чистого воздуха;

воздуховодов 2, по которым воздух подается в поме­щение, фильтров 3 для очистки воздуха от пыли, калориферов 4, в которых подогревается холодный наружный воздух; побудителя дви­жения 5, увлажнителя-осушителя 6, приточных отверстий или насадков 7, через которые воздух распре­деляется по помещению. Воздух из помещения удаляется через неплотности ограждающих конструкций.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из поме­щения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное поме­щение. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, если вредные выделения данного помещения не должны распространяться на соседние, например, для вредных цехов, химических и биологиче­ских лабораторий.

Установки вытяжной вентиляции (рис. 1.13, б) состоят из вытяжных отверстий или насадков 8, через которые воздух удаляется из помеще­ния; побудителя движения 5, воздуховодов 2, устройств для очистки воздуха от пыли или газов 9, устанавливаемых для защиты атмосферы, и устройства для выброса воздуха 10, которое располагается на 1...1,5 м выше конька крыши. Чистый воздух поступает в производственное помещение через неплотности в ограждающих конструкциях, что является недостатком данной системы вентиляции, так как неоргани­зованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать про­студные заболевания.

Приточно-вытяжная вентиляция — наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной систе­мой, а удаляется вытяжной; системы работают одновременно.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией (рис. 1.13, в). В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения П вытяжной сис­темой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапана­ми 11 и 12. 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 общеобменной 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.