Общие принципы вентиляции

Для борьбы с загрязнением воздушной среды в производственных
помещениях вентиляционными средствами наиболее экономичным и эффективным является устройство местной (локальной) вентиляции.

Сущность местной вентиляции заключается в улавливании вредных примесей путем отсоса воздуха в местах их выделения. Для этого ис­точник выделения вредных веществ, если это возможно, капсулируют, т.е. укрывают в герметичное ограждение и производят отсос воздуха из него. В укрытии создается разрежение и воздух из помещения, ус­тремляясь через неплотности ограждения или рабочие проемы внутрь укрытия, препятствует выходу из него вредных веществ. Если не уда­ется полностью капсулировать источник, устраивают частичную капсуляцию, укрывая рабочие органы оборудования или отдельные его узлы. Если и это невозможно, устанавливают местные отсосы в виде зонтов, воронок, бортовых отсосов, максимально приближая их к источнику выделений.

Примеры капсулированных укрытий: сушилки, вытяжные шкафы, аспирационные камеры семеновеек, мест загрузки, пересыпки, выгрузки транспортеров сыпучих материалов и т.п.

Примеры местных отсосов: зонты над моечными ванными, бортовые отсосы открытых варочных котлов, панели равномерного всасываемого от стационарных постов сварки и т.д.

Рис. 2.1. Схема местной вытяжной вентиляции:

1 – местное капсулированное укрытие, 2 – местный отсос (зонт), 3 – воздуховоды, 4 – пылеотделитель (циклон), 5 – вентилятор с электродвигателем, 6 – шахта выбросного воздуха.

Для снижения концентрации загрязнений в воздухе рабочей зоны до ПДК или снижения температуры и относительной влажности внутрен­него воздуха до

нормируемых значений применяется общеобменная вен­тиляция, сущность которой заключается в вентилировании всего объе­ма помещения.

По назначению системы вентиляции подразделяют на вытяжные (мес­тные и общеобменные), производящие удаления загрязненного, насыщенного водяными парами или нагретого воздуха, и приточные (также местные и общеобменные) подающие свежий воздух в помещение. Схемы вытяжной и приточной систем вентиляции приведены на рис. 2.1 и 2.2.

Рис. 2.2. Схема приточной системы вентиляции:

1 – воздухозаборное устройство, 2 – утепленный клапан, 3 – фильтр для очистки воздуха, 4 – воздухо-нагреватель (калорифер), 5 – вентилятор с электродвигате-лем, 6 – воздуховоды, 7 – воздухораспределитель – при подаче воздуха в рабочую зону, 8 – приточные отверстия при подаче воздуха в верхнюю зону.

Если воздухообмен в помещении осуществляется естественным об­разом за счет перепада давления, создаваемого разностью плотностей воздуха внутри и вне здания или силой ветра на ограждения здания, такую вентиляцию называют естественной или аэрацией. Для ее функ­ционирования предусматриваются открываемые фрамуги в оконных про­емах, фонарях, шахты. Схема аэрации здания дается на рис. 2.3, а ус­тройство аэрационных шахт - на рис. 2.4.

Рис. 2.3. Схема аэрации здания с фонарем

При осуществлении воздухообмена системами вентиляции, воздух в которых перемещается за счет перепада давления, создаваемого вентиляторами, называют механической вентиляцией. Удаление вытяжного и подача приточного воздуха может производиться с помощью сети воздуховодов (каналов) и без воздуховодов. В зависимости от этого различают канальные и бесканальные системы вентиляции.

Рис. 2.4. Схема аэрациионных шахт:

а – с зонтом, б – с жалюзийной решеткой; 1 – шахта, 2 – зонт, 3 – покрытие здания, 4 – неподвижная жалюзийная решетка

2.5. Организация и расчет воздухообменов

В помещениях со значительными тепло- и влаговыделениями применяется схема воздухообмена, как правило, "снизу-вверх", по которой удаление нагретого и насыщенного влагой воздуха осуществляется из верхней зоны, а подача приточного воздуха в нижнюю зону. В некоторых случаях на фиксированных рабочих местах, где наблюдается интенсивное тепловое облучение работающих, устраивают воздушное душирование (местная приточная вентиляция).

В пыльных помещениях применяется схема воздухообмена "сверху-вниз", согласно которой подача приточного воздуха производится в верхнюю зону, а удаление запыленного воздуха осуществляется, как правило, из рабочей зоны посредством местных отсосов.

Расход воздуха, удаляемого системами местной вытяжной вентиляции с помощью капсулированных укрытий или нормализованных местных отсосов, определяется по нормам отсоса. Под нормой отсоса понимают количество воздуха, удаляемое от данного укрытия или отсоса. Норма отсоса обычно устанавливается экспериментальным путем и приводится в паспортах технологического оборудования, справочной литературе и отраслевых нормах на проектирование. Расход воздуха местных отсосов L_м, м/ч, для которых норма отсоса не указана, может быть определен по площади всасывающего отверстия отсоса F, м, скорости воздуха в нем, V, м/с, по формуле

Ориентировочные значения скорости могут быть приняты в зависи­мости от ПДК вредных примесей в отсасываемом воздухе.

Расчет расходов воздуха, удаляемого общеобменной вытяжной вентиляцией, м³/ч, производится отдельно по каждому виду вредных вы­делений:

по избыткам явной теплоты Q_изб, Вт

по влаговыделениям, W, кг/ч

по избыткам полной теплоты, Q^п_изб, Вт

по количеству выделяющихся вредных веществ, М, г/ч

где с - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·⁰С); принимается С = 1;

ρ - плотность воздуха, кг/м³; принимается ρ = 1, 2;

L_м - суммарный расход воздуха, удаляемый местными отсосами, м³/ч;

t, d, i и К - соответственно температура ⁰С, влагосодержание, г/кг, удельная энтальпия, кДж/кг, воздуха и концентрация вредных веществ, мг/м³, в воздухе;

индексы "р", "п", и "у" обозначают параметры воздуха соответствен­но рабочей зоны, приточного и удаляемого.

Расчеты расхода воздуха по избыткам теплоты (явной и полной) выполняются отдельно для холодного, переходного и теплого периодов года.

Величина избытков теплоты определяется как разность суммарных тепловыделений (от технологического оборудования, электродвигате­лей, нагретых поверхностей коммуникаций, остывающего продукта, осветительных установок, от солнечной радиации в теплый период года) и теплопотерь через наружные ограждения в переходный и холодный периоды года. Полная теплота отличается от явной на величину теп­лоты, вносимой водяным паром в воздух помещения.

Следует иметь в виду, что концентрация вредных веществ в возду­хе рабочей зоны не должна превышать их ПДК (при определении L_к обычно принимают значение К_р, равное ПДК выделяющегося вещества). Сог­ласно санитарным нормам концентрация вредных примесей в приточном воздухе не должна превышать 30% их ПДК (в большинстве случаев К_п = 0).

При наличии в помещении всех перечисленных загрязнителей воз­духа или некоторых из них за расчетную величину расхода удаляемо­го воздуха принимается наибольшая из них. Обозначим L_у^расч.

Расход приточного воздуха L_п равен сумме расчетного расхода удаляемого воздуха общеобменной вентиляцией L_у^расч и удаляемого мес­тными отсосами L_м.

Кратность воздухообмена помещения, 1/ч

где V - объем помещения, м³. V = а·в·h; а, в и h - размеры помещения, м, (длина, ширина и высота).

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение ча­са объем помещения обновляется приточным воздухом. Так как расход L_у, найденный по избыткам теплоты в теплый период, больше, чем в переходный и холодный периоды, то и кратность воздухообмена по теплоизбыткам будет разная в эти периоды года.

В цехах, где используется естественное проветривание (аэрация), системы механической приточной вентиляции рассчитывают по расходу приточного воздуха в переходный период, а теплопроизводительность воздухонагревательных (калориферных) установок - по холодному пе­риоду года.