Лекция Вентиляция (Полезная книжка по БЖД)

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

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. Разность давлений обусловлена разностью плотно­стей наружного и внутреннего воздуха (гравитационное давление, или тепловой напор АРт) и ветровым напором АР_В, действующим на здание Расчетный тепловой напор (Па)

АР_Т = gh(p_H - р_в),

где g — ускорение свободного падения, м/с²; h — вертикальное рас­стояние между центрами приточного и вытяжного отверстий, м; р_н и р_в — плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м³

При действии ветра на поверхностях здания с подветренной сто­роны образуется избыточное давление, на заветренной сторо­не — разряжение. Распределение давлений по поверхности зданий и их значения зависят от направления и силы ветра, а также от взаимо­расположения зданий. Ветровой напор (Па)

АР_В =к_П ^р_н ,

где g — ускорение свободного падения, м/с²; h — вертикальное рас­стояние между центрами приточного и вытяжного отверстий, м; р_н и р_в — плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м³

При действии ветра на поверхностях здания с подветренной сто­роны образуется избыточное давление, на заветренной сторо­не — разряжение. Распределение давлений по поверхности зданий и их значения зависят от направления и силы ветра, а также от взаимо­расположения зданий. Ветровой напор (Па)

АР_В =к_П ^р_н ,

где к_п — коэффициент аэродинамического сопротивления здания; значение к_п не зависит от ветрового потока, определяется эмпириче­ским путем и для геометрически подобных зданий остается постоян­ным; w_n — скорость ветрового потока, м/с

Неорганизованная естественная вентиляция — инфильтрация, Или естественное проветривание, — осуществляется сменой воздуха в Помещениях через неплотности в ограждениях и элементах строи­тельных конструкций благодаря разности давлений снаружи и внутри Помещения. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов силы и направления ветра, тем­пературы воздуха внутри и снару­жи здания, вида ограждений и качества строительных работ. Инфильтрация может быть зна­чительной для жилых зданий и достигать 0,5...0,75 объема по­мещения в час, а для промыш­ленных предприятий — до 1...1.5 ч"¹.

Для постоянного воздухооб­мена, требуемого по условиям поддержания чистоты воздуха в помещении, необходима органи­зованная вентиляция. Организо­ванная естественная вентиляция может быть вытяжной без орга­низованного притока воздуха (канальная) и приточно-вытяжной с организованным притоком воздуха (канальная и бесканальная аэра­ция). Канальная естественная вытяжная вентиляция без организован­ного притока воздуха (рис. 9.1) широко применяется в жилых и адми­нистративных зданиях. Расчетное гравитационное давление таких систем вентиляции определяют при температуре наружного воздуха + 5°С, считая, что все давление падает в тракте вытяжного канала, при этом сопротивление входу воздуха в здание не учитывается. При расчете сети воздуховодов прежде всего производят ориентировоч­ный подбор их сечений, исходя из допустимых скоростей движения воздуха в каналах верхнего этажа 0,5...0,8 м/с, в каналах нижнего эта­жа и сборных каналах верхнего этажа — 1,0 м/с и в вытяжной шах­те — 1...1.5 м/с.

Для увеличения располагаемого давления в системах естествен­ной вентиляции на устье вытяжных шахт устанавливают насадки-де­флекторы. Наибольшее распространение получили дефлекторы тип? ЦАГИ (рис. 9.2), которые представляют собой цилиндрическую обе­чайку, укрепленную над вытяжным патрубком, заканчивающимся плавным диффузором. Поток ветра, обтекая обечайку, создает вокруг большей части ее периметра разряжение, обеспечивающее подсос воздуха из вытяжного патрубка. Разрежение, создаваемое дефлекто­ром, и количество удаляемого воздуха зависят от скорости ветра и мо­гут быть определены с помощью номограмм.

Аэрацией называется организованная естественная общеобмен­ная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воз- духа через открывающиеся фрамуги окон и фонарей. Воздухообмен в помещении регулируют различной степенью открывания фрамуг (в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости и направ­ления ветра). Как способ вентиляции аэрация нашла широкое при­менение в промышленных зданиях, характеризующихся технологи­ческими процессами с большими тепловыделениями (прокатных це­хах, литейных, кузнечных). Поступление наружного воздуха в цех в холодный период года организуют так, чтобы холодный воздух не по­падал в рабочую зону. Для этого наружный воздух подают в помеще­ние через проемы, расположенные не ниже 4,5 м от пола (рис. 9.3), в теплый период года приток наружного воздуха ориентируют через нижний ярус оконных проемов (h = 1,5...2 м).

При расчете аэрации определяют требуемую площадь проходного сечения проемов и аэрационных фонарей для подачи и удаления не­обходимого количества воздуха. Исходными данными являются кон­структивные размеры помещений, проемов и фонарей, величины те­плопродукции в помещении, параметры наружного воздуха. Соглас­но СНиП 2.04.05—91, расчет рекомендуется выполнять на действие гравитационного давления. Ветровой напор надлежит учитывать только при решении вопросов защиты вентиляционных проемов от задувания.

Основным достоинством аэрации является возможность осуще­ствлять большие воздухообмены без затрат механической энергии. К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повы­шения температуры наружного воздуха и того, что поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

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 воздухорас-пределение 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 Z_np, подаваемого в помещение при общеобменной вен­тиляции, равен объему воздуха L*, удаляемого из помещения. Однако в ряде случаев возникает необходимость нарушить это равенство (рис. 9.4). Так, в особо чистых цехах электровакуумного производст­ва, для которых большое значение имеет отсутствие пыли, объем при тока 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.

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. 9.5) 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 d₀: чем больше do, тем медленнее затухание. Если йужно быстрее погасить скорость приточных струй, подаваемый воз-Чух должен быть разбит на большое число мелких струй.

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

К всасывающему отверстию (вытяжная вентиляция) воздух нате­кает со всех сторон, вследствие чего и падение скорости происходит весьма интенсивно (рис. 9.6). Так, скорость всасывания на расстоя­нии одного диаметра от отверстия круглой трубы равна 5 % v₀.

Циркуляция воздуха в помещении и соответственно концентра­ция примесей и распределение параметров микроклимата зависят не только от наличия приточных и вытяжных струй, но и от их взаимно­го расположения. Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху — вниз (рис. 9.7, а), сверху — вверх (рис. 9.7, б); снизу — вверх (рис. 9.7, в). Кроме этих схем, применяют комбинированные. Наиболее равномерное распределение воздуха достигается в том случае, когда приток равно­мерен по ширине помещения, а вытяжка сосредоточенна.

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 общеобменной вентиляции (рис. 9.8): приточная, вытяжная, приточ-но-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 кото

>ого воздух уходит наружу через >кна, двери или в другие поме-дения. Приточную систему при-1еняютдля вентиляции помеще-:ий, которые нежелательно по-адание загрязненного воздуха з соседних помещений или хо-одного воздуха извне.