Системы вентиляции и кондиционирования воздуха

Задача вентиляции - обеспечение чистоты воздуха и заданных метеорологических условий в производственных помещениях. С помощью вентиляции удаляется загрязненный или нагретый воздух из помещения и подается свежий.

1)По способу перемещения воздуха вентиляция бывает с естественным побуждением (естественной) и механическим (искусственная). Возможно также сочетание естественной и механической вентиляции (смешанная вентиляция).

2) По назначению различают приточную, вытяжную и приточно-вытяжную вентиляцию.

3) По месту действия вентиляция бывает общеобменной и местной. Действие общеобменной вентиляции основано на разбавлении загрязненного, нагретого, влажного воздуха помещения свежим воздухом до предельно допустимых норм. Эта система вентиляции наиболее часто применяется в случаях, когда вредные вещества, теплота, влага выделяются равномерно по всему помещению (при этом необходимые параметры воздушной среди поддерживаются во всем объеме помещения). Если помещение велико, а число людей, находящихся в нем, мало (с фиксированным местом нахождения людей), нет смысла проветривать все помещение полностью, можно ограничиться оздоровлением воздушной среды только в местах нахождения людей (кабины управления в цехах и др.).

Рис.. Схемы механических общеобменных вентиляционных установок (приточной и вытяжной):

1. - воздухораспределитель: 2 - воздуховоды; 3 -калорифер; 4 - вентилятор;

5 -воздухозаборная шахта; б -воздухоприемники

Воздухообмен в помещении можно значительно сократить, если улавливать вредные вещества в местах их выделения, не допуская распространения по помещению. Для этого технологическое оборудовании выполняется в кожухе с герметизацией и отсосом загрязненного воздуха (местная вытяжная вентиляция). В помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух рабочей зоны больших количеств вредных газов, пыли, паров, наряду с рабочей предусматривается аварийная вентиляция.

Для эффективной работы система вентиляции должна удовлетворять следующим санитарно-гигиеническим и техническим требованиям:

- количество приточного воздуха G_пр должно соответствовать количеству удаляемого G_выт (разница между ними должна быть минимальной);

- приточные и вытяжные системы в помещении должны быть правильно размещены; свежий воздух необходимо подавать в те части помещения, где количество вредных выделений минимально (или их нет вообще), а удалять, где выделения максимальны: приток воздуха должен производиться, как правило, в рабочую зону, а вытяжка - из верхней зоны помещения:

- системы вентиляции не должны вызывать переохлаждения или перегрева работающих и создавать на рабочих местах шум, превышающий предельно допустимые уровни; они должны быть электро-, пожаро- и взрывобезопасны просты по устройству, надежны в эксплуатации и эффективны.

Естественная вентиляция создаем необходимый воздухообмен за счет разности плотности теплого воздуха, находящегося внутри помещения, и более холодного снаружи, а также в результате ветра. Естественная вентиляция производственных помещений может быть неорганизованной и организованной. В первом случае поступление и удаление воздуха происходит через неплотности и поры наружных ограждений, окна, форточки.

Организованная естественная вентиляция осуществляется аэрацией и дефлекторами. Аэрация - организованный и регулируемый естественный воздухообмен. Дефлекторы представляют собой специальные насадки, устанавливаемые на вытяжных воздухоотводах и использующие энергию ветра.

Расчет аэрации основан на обеспечении баланса воздухообмена: количество воздуха, входящее в здание за единицу времени, всегда равно количеству воздуха, выходящего из здания:

SG_пр = SG_выт

Естественная вентиляция дешева и проста в эксплуатации. Основной ее недостаток в том, что приточный воздух вводится в помещение без предварительной очистки и подогрева, а удаляемый воздух, также не очищается и загрязняет атмосферу.

Механическая (искусственная) вентиляция обеспечивает поддержание постоянного воздухообмена независимо от внешних метеорологических условий за счет комплекса систем воздуховодов и механических вентиляторов (центробежных и осевых). Воздух, поступающий в помещение, при необходимости подогревается или охлаждается, увлажняется или осушается. Обеспечивается очистка воздуха, выбрасываемого наружу.

Приточная общеобменная система вентиляции (рис.6, а) производит забор воздуха извне вентилятором через калорифер, где воздух нагревается и увлажняется, а затем подается в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами или заслонками, устанавливаемыми в ответвлениях. Загрязненный воздух вытесняется неочищенным через двери, окна, фонари, щели.

Вытяжная система вентиляции (рис.6, о) удаляет загрязненный и перегретый воздух через сеть воздуховодов при помощи вентилятора. Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций. Загрязненный воздух перед выбросом наружу очищается.

Приточно-вытяжная система вентиляции состоит из двух отдельных систем -приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный. При этом виде вентиляции целесообразно в производственных помещениях с малыми выделениями вредностей создавать небольшой подпор воздуха, а в смежных с ними помещениях со значительными выделениями вредностей такого подпора (избыточного давления) воздуха не создавать. Этим будет обеспечена своеобразная изоляция помещений с малыми выделениями вредностей от проникновения в них загрязненного воздуха из смежных помещений.

Устройства для подачи в помещение свежего воздуха располагают со стороны, противоположной фронту обслуживания оборудования. Высота устройств для забора воздуха может быть принята различной, чтобы загрязненный воздух перемещался в направлении его естественного движения. Пыль, а также пары и газы, более тяжелые, чем воздух, скапливаются в нижних зонах помещения, где и следует располагать приемные устройства.

Рециркуляция воздуха в системе приточно-вытяжной вентиляции (рис.7) применяется в холодно время года в целях экономии тепла, затрачиваемого на подогрев воздуха. При рециркуляции часть воздуха, удаляемого из помещений, после соответствующей очистки от производственных вредностей снова направляется в помещение. При этом необходимо соблюдать следующие условия: количество чистого воздуха, поступающего извне, должно составлять не менее 10 % от общего количества воздуха, подаваемого в помещение; воздух, поступающий в помещение, должен содержать не более 30 % вредных веществ по отношению к их предельно допустимой концентрации (ПДК). Применение рециркуляции недопустимо в производственных помещениях, в воздушной среде которых могут быть вредные вещества 1-, 2- и 3-го классов опасности, неприятные запахи и болезнетворные микроорганизмы или возможно резкое увеличение концентрации вредных и взрывоопасных пылей, паров и газов (в помещениях категории А. Б, В по взрывопожарной опасности).

Неточности, допущенные при расчете вентиляционных установок, и отклонения от проекта, возникшие при монтаже, устраняют регулировкой системы вентиляции, обеспечивая на всех участках воздуховодов предусмотренные проектом расходы воздуха. Регулирование осуществляется либо изменением характеристики вентиляционной сети за счет ее сопротивления (с помощью регулирующих устройств -шиберов, дроссель-клапанов), либо изменением характеристики вентилятора за счет увеличения или уменьшения частоты вращения (скорости) рабочего колеса. После регулирования вентиляционную систему испытывают и сдают (по акту) обслуживающему персоналу. При испытании проверяют основные показатели системы: расход воздуха, температуру нагрева, влажность. Допустимые отклонения от проектных данных - по количеству воздуха ±10%. по температуре подаваемого воздуха ±2 °С, по влажности воздуха ±5 %. На каждую вентиляционную установку составляют паспорт, в который заносят данные, характеризующие работу основных элементов. Должно быть обеспечено также правильное обслуживание установок: своевременная очистка фильтров и воздуховодов, проведение планового ремонта и др.

Местная вентиляция обеспечивает вентиляцию непосредственно у рабочего места, улавливая вредности при их выделении и предотвращая попадание этих вредных веществ в воздух производственною помещения и рабочей зоны.

По способу организации воздухообмена местная вентиляция разделяется на приточную и вытяжную.

При разработке проектов технологического оборудования машин, механизмов, станков, стендов, постов пайки необходимо предусматривать местные встроенные отсосы, которые должны обеспечить требуемый санитарно-гигиенический эффект и не препятствовать обслуживанию, наблюдению за рабочим процессом, ремонтно-монтажным работам. Таким образом, местные вентиляционные системы связаны с конструкцией оборудования, машин, станков, стендов, постов пайки и с рабочими местами обслуживания.

Отсосы, встроенные в рабочие места, применяют при пайке, сварке и пр. Различают отсосы с приемными отверстиями в вертикальной панели, в плоскости стола и над столом. Посты пайки оборудуют местными отсосами из зоны пайки и обжига. Для улавливания выделяющихся при пайке вредных паров обычно устанавливают местные отсосы в виде всасывающих круглых или прямоугольных отверстий с острыми кромками, устанавливаемых в вертикальной панели. Встроенные в инструменты (паяльники) отсосы могут быть кольцевыми или верхними. Кольцевой отсос с помощью полой трубки и гибкого шланга соединяется с магистральным воздуховодом. Верхний отсос представляет собой металлическую трубку, всасывающее отверстие которой располагают над концом паяющего стержня.

В помещениях, воздух которых загрязнен вредными парами, газами или пылью, количество приточного воздуха G_пр, м³/ч, доставляемого приточной вентиляцией, необходимого для разбавления вредных выделений до допустимых концентраций, рассчитывают по формуле

где - количество поступающих вредных выделений, г/ч;

-концентрация вредных выделений в удаляемом и приточном воздухе, г/м³.

Объем удаляемого воздуха G_выт м³/ч, при расчете местной вытяжной вентиляции определяется из выражения

где - площадь открытого сечения вытяжного устройства, м²;

- скорость движения всасываемого воздуха в этом проеме (принимается от 0,5 до 1 .7 м/с в зависимости от токсичности и летучести газов и паров).

При небольшом количестве выделяемых вредностей или если оно трудноопределимо расчет воздухообмена может быть произведен из выражения

где К - кратность воздухообмена - отношение объема воздуха, м³/ч, подаваемого (+) за I ч в помещение или удаляемого (-) из него, к объему помещения, м³. Выбрав кратность К из справочников по проектированию промышленных зданий, можно определить G.

Кондиционирование воздуха - это создание и автоматическое поддержание в помещениях независимо от наружных условий постоянных или изменяющихся по определенной программе температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, наиболее благоприятных для людей или требуемых для нормального протекания технологического процесса. Кондиционеры бывают полного и неполного кондиционирования воздуха. Установки полного кондиционирования воздуха обеспечивают постоянство параметров микроклимата (температуры, относительной влажности, подвижности и чистоты воздуха). Установки неполного кондиционирования поддерживают часть приведенных параметров.

Кондиционер состоит из трех основных частей: отделения смещения воздуха, промывной камеры и отделения второго подогрева. В отделении смешения воздух помещения смешивается в определенных соотношениях с наружным воздухом, а в холодное время подогревается калорифером первого подогрева. В промывной камере воздух очищается, увлажняется и охлаждается (в летнее время) водой, распыляемой форсунками. В отделении второго подогрева очищенный воздух вновь подогревается калорифером, его относительная влажность снижается до заданной, после чего воздух вентилятором направляется в воздуховод.

Рис.8. Схема автоматического кондиционера:

1 - камера смешения воздуха; 2 - фильтр очистки воздуха от пали; 3 - калорифер первичного подогрева; 4 – каплеотделитель (осушение воздуха); 5 - промывная камера: 6 - форсунки для охлаждения и увлажнения воздуха: 7 - камера второго подогрева с калорифером 8