Тема 2.1 Требование к воздуху различных производств. Виды загрязнений воздуха. 2 страница

В цехах заводов со значительными выделениями вредных газов и паров, влаги и теплоты широко применяют приточно-вытяжную вентиляцию, представляющую собой комбинацию приточной и вытяжной вентиляции (см. рис. 7.2, в).

Для помещений категорий А и Б, а также для производственных помещений, в которых выделяются вредные вещества или присутствуют резко выраженные неприятные запахи, предусматривают отрицательный дисбаланс. Так называют разность расходов воздуха, подаваемого в помещение (здание) и удаляемого из него системами вентиляции с искусственным побуждением, кондиционирования воздуха и воздушного отопления.

Определение необходимого воздухообмена.

Воздухообменом называется замена загрязненного воздуха помещений чистым. Обычно этот процесс характеризуется кратностью воздухообмена – отношением объема воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него за 1час, к объему помещения. Необходимое количество приточного воздуха для обеспечения требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне следует определять расчетом, учитывая неравномерность распределения вредных веществ, теплоты и влаги по высоте помещения и в рабочей зоне.

Расчет ведут:

для помещений с тепловыделениями - по избыткам явной теплоты;

для помещений с тепло- и влаговыделениями - по избыткам явной теплоты, влаги и скрытой теплоты с проверкой выполнения условия предупреждения конденсации влаги на поверхностях строительных конструкций и оборудования;

для помещений с газовыделениями - по количеству выделяющихся вредных веществ исходя из условия обеспечения их предельно допустимых концентраций.

Количество выделяющихся в помещениях производственных вредных веществ, теплоты и влаги следует принимать по данным технологической части проекта или нормам технологического проектирования. При отсутствии в технологической части проекта или нормах технологического проектирования сведений о количестве производственных вредных веществ, выделяющихся в помещениях, его можно определить по данным натурных обследований аналогичных предпрятий или санитарно-гигиеническим характеристикам, указанным в паспортах принятого в проекте предприятия технологического оборудования, а также путем расчетов

При одновременном выделении в помещениях вредных веществ, теплоты и влаги количество приточного воздуха при проектировании вентиляции следует принимать большее из расчитанных для каждого вида производственных выделений. Определять количество вохдуха при проектировании вентиляции по кратностям воздухообмена не допускается, за исключением случаев, согласованных и утвержденных в установленном порядке.

При проектировании зданий, производственных помещений и их отдельных зон (участков) без естественной вентиляции (проветривания) с подачей в них средствами механической вентиляции только наружного воздуха объем последнего должен быть не менее 60м³/ч на одного работающего при условии как минимум однократного воздухообмена (во всем объеме помещения) в течение 1 часа.

При применении для таких зданий, производственных помещений и их отдельных зон систем механической вентиляции и кондиционирования воздуха с рециркуляцией объем подачи наружного воздуха должен быть не менее 60м³/ч на одного работающего при условии как минимум однократного воздухообмена в течение 1 часа при расчетной кратности воздухообмена 10 и более. При меньшей расчетной кратности воздухообмена (и применении рециркуляции) объем подачи наружного воздуха должен быть не менее 60м3/ч на одного работающего и обеспечивать не менее 20% общего воздухообмена.

При кратности расчетного воздухообмена менее 10 и применении рециркуляции допускается уменьшать объем подачи наружного воздуха на 5…10, если на одного работающего предусматривается подавать более 120 м³/ч наружного воздуха.

К зданиям и помещениям без естественной вентиляции следует относить здания и помещения, в которых проектируется подача приточного воздуха только средствами механической вентиляции, т.е. без устройства специальных проемов для аэрации.

При возможности естественного проветривания в производственных помещениях с объемом на одного работающего менее 20м3 нужно предусматривать подачу наружного воздуха в количестве не менее 30м3/ч на одного работающего, а в помещениях с объмом на каждого работающего более 20м3 – не менее 20м3/ч на каждого работающего.

В помещениях с объемом на одного работающего более 40м3 при наличии окон или окон и фонарей и отсутствии выделения вредных и неприятно пахнущих веществ допускается предусматривать периодически действующую естественную вентиляцию (открывание створок переплетов окон и фонарей).

Определение расхода приточного воздуха

Количество расходуемого приточной вентиляцией воздуха определяют расчетным способом, исходя из условий обеспечения санитарно-гигиенических норм и норм противопожарной безопасности.

Расход воздуха определяют отдельно для теплого и отдельно для холодного и переходного периодов года, принимая большее значение, из полученных по приведенным ниже формулам.

Расход воздуха, определяемый по избыткам явной теплоты:

3,6Q - cLр.з.(tр.з. -tн)

LQ = Lр.з. + ------------------------,

C(tу - tп)

где Lр.з., tр.з. – соответственно расход, м³/ч, и температура, ºС, воздуха,удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и забираемого на технологические нужды4

Q - явный избыточный тепловой поток, поступающий в помещение, Вт;

tу - температура воздуха, ºС, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны;

tв - температура воздуха, ºС, подаваемого в помещение;

c - удельная объемная теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м³ ºС).

Поступающий в помещение тепловой поток от прямой и рассеянной солнечной радиации учитывают (при организации вентиляции) только для теплого периода года.

Расход воздуха, определяемый по массе выделяющихся вредных веществ:

m - Lр.з. (qр.з. - qп)

Lm = Lр.з. + ----------------------,

qу - qп

где m - масса вредного вещества, выделяющегося в единицу времени в воздухе помещения, мг/ч;

qр.з., qу - концентрация вредного вещества в воздухе, удаляемом соответственно из рабочей зоны помещения и за пределами рабочей зоны, мг/м3;

qп - концентрация вредного вещества в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м3.

При одновременно выделении в помещении нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммации действия, воздухообмен определяют, суммируя расходы воздуха, расчитанные по каждому из этих веществ.

Расход воздуха, определяемый по избыткам влаги (водяного пара):

w - ρ Lр.з. (dр.з. - dп)

Lw = Lр.з. + ----------------------------------,

ρ(dу - dп)

где w - избытки влаги в помещении, г/ч;

ρ - плотность приточного и удаляемого воздуха, принимаемая равной 1,2кг/м³;

dр.з. - влагосодержание воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и забираемого на технологические нужды, г/кг;

dп - влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг;

dу - влагосодержание воздуха удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, г/кг.

Для помещений с избытками влаги нужно производить проверку достаточности воздухообмена для предупреждения образования конденсата на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций при расчетных параметрах наружного воздуха Б в холодный период года.

Расход воздуха, определяемый по избыткам полной теплоты:

3,6Q пол. – pLр.з. (Iр.з. - Iп)

Lqпол. = Lр.з. + ---------------------------------------------,

p (Iу - Iп)

где Qпол. - полный тепловой поток, поступающий в помещение, Вт;

Iр.з. - удельное теплосодержание (энтальпия) воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и забираемого на технологические нужды, кДж/кг;

Iп - удельное теплосодержание воздуха подаваемого в помещение, кДж/кг;

Iу - удельное теплосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг.

Расход воздуха, определяемый по нормируемой кратности воздухообмена:

Ln = Vn n,

где Vn - объем помещения, м3;

n - нормируемая кратность воздухообмена, ч ֿ¹.

Расход воздуха, определяемый по нормируемому удельному расходу приточного воздуха:

Lk = Fn k = N в,

Где Fn - площадь помещения, м2;

k - нормируемый расход приточного воздуха на 1 м2 площади пола помещения, м3/(ч м2);

N - число людей (посетителей), рабочих мест или единиц оборудования;

в - нормируемый расход приточного воздуха, м3/ч, на одного человека (посетителя), одно рабочее место или единицу оборудования

Параметры воздуха tр.з., dр.з., Iр.з. нужно принимать равными расчетнымпараметрам в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, а qр.з. - равным ПДК в рабочей зоне помещений.

Конструктивные особенности естественной вентиляции

Основная задача вентиляции - поддерживать в помещениях воздух, отвечающий по своему качеству санитарно - гигиеническим требоваениям. Неорганизованное распределение свежего воздуха по помещениям, происходящее естественным путем под влиянием разности плотностей наружного и внутреннего воздуха, определяемой разностью их температур (для горячих цехов), или под воздействием ветра (для холодных цехов), называют проветриванием. Проветривание помещений достигается периодическим открыванием форточек, фрамуг, дверных и оконных проемов. Кроме того, воздух в помещение просачивается через щели и поры стен, окон и дверей. Это явление называется инфильтрацией.

Естественная бесканальная постоянная вентиляция производственных помещений, организованная таким образом, что обеспечивает заданную кратность воздухообмена помещения, носит название - аэрация. Аэрация имеет большое значение, особенно там, где нужна высокая кратность воздухообмена, требующая при механической вентиляции значительных затрат электроэнергии (например, в термических, литейных, кузнечных и др. цехах)

В теплый период года приток воздуха осуществляется через все нижние аэрационные проемы стеновых ограждениях, а также ворота и входные двери. В холодный и переходный периоды года воздух в необходимом объеме притекает через проемы в стеновых ограждениях, расположенных не ниже 4м от уровня пола (до низа проема). Вытяжка в любой из периодов года осуществляется через фрамуги фонарей, а также через шахты и дефлекторы. В холодный и переходный периоды года фрамуги фонарей открывают лишь на участках, расположенных над источником тепловыделений или вблизи них.

Технологическое оборудование и трубопроводы выделяют избыточную теплоту. В помещениях с избытками явной теплоты температура воздуха внутри помещения выше, чем наружного, а плотность соответственно меньше, что обусловливает наличие разности давлений наружного и внутреннего воздуха. На определенной высоте помещения, в так называемой плоскости равных давлений, эта разность равна нулю. Ниже плоскости равных давлений существует разрежение, что обусловливает приток свежего воздуха, а выше - некоторое избыточное давление, за счет которого нагретый воздух удаляется наружу. (рис. 7.3).

Давление, Па, заставляющее воздух перемещаться при естественной вентиляции, определяют по формуле:

рс = (pн - pвн) h ġ,

где pн - плотность наружного воздуха, кг/м3;

pвн - плотность воздуха помещения, кг/м3;

h - расстояние по вертикали от центраприточного проема до центра вытяжного, м;

ġ - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².

Это давление расходуется на преодоление сопротивления движению воздуха в помещении и придание ему необходимой скорости при выбросе в атмосферу.

При ветренной погоде с наветренной стороны здания образуется зона повышенного давления воздуха за счет затормаживания перемещающихся воздушных масс, а с подветренной и над кровлей здания – разрежение (рис. 7.4).

Благодаря образующейся разнице давлений наружный воздух входит в здание через открытые проемы с наветренной стороны здания и выходит через открытые отверстия с противоположной, подветренной стороны. В некоторых случаях задувание ветра в проемы здания приводит к уменьшению воздухообмена, повышению температуры воздуха и его загазованности в рабочей зоне. Чтобы рационально использовать действие ветра и теплового давления, необходимо правильно организовать движение потоков внутри здания. Это достигается выбором оптимальной схемы открывания створок проемов и применением незадуваемых фонарей (рис. 7.5).

Количество приточного воздуха G, кг/ч, которое должно поступать в приточные проемы аэрируемого здания, определяют по формуле:

3,6Q

G = ----------------,

c (tуд - tпр)

где Q - теплоизбытки в помещении, Вт;

с - удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/(кг ºС);

tуд - температура удаляемого воздуха, ºС;

tпр - расчетная температура приточного воздуха, ºС (параметры А)

Температуру удаляемого воздуха вычисляют по формуле:

tуд = tр.з. + ∆r (H - hр.з.),

где tр.з. - температура в рабочей зоне, которая не должна превышать установленную санитарными нормами, ºС;

∆r - температурный градиент по высоте помещения,, ºС/м (находится в диапазоне 0,5…1,5 ºС/м);

H - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;

hр.з - высота рабочей зоны, принимаемая равной 2м.

Вентиляция через аэрационные фонари является надежной и эффективной (см. рис. 7.5). Управляют открытием и закрытием фонаря дистанционно, из операторской.

В практике строительства жилых, общественных и производственных зданий, не требующих интенсивного воздухообмена, широкое распространение получили канальные системы естественной вентиляции (рис. 7.6).

В таких системах вертикальные вытяжные каналы размещают в специальных железобетонных блоках, шахтах или в толще внутренних стен.

С целью повышения эффективности использования ветра для вытяжки или усиления теплового давления вытяжки трубы снабжают специальными насадками - дефлекторами. Наиболее распространенным является дефлектор ЦАГИ (рис. 7.7). он представляет собой цилиндрическую обечайку 2, в нижней части установлен диффузор 1. Колпак 3 служит для защиты от попадания атмосферных осадков в патрубок 5, а конус 4 - для предохранения от задувания внутрь дефлектора. При обдувании диффузора 1 ветром внутри обечайки создается разрежение, вследствие чего воздух из помещения по воздуховоду поступает в патрубок 5 и затем выходит наружу через две кольцевые щели между обечайкой и краями колпака 3 и конуса 4.

Сборные короба и вытяжные шахты выполняют из несгораемых материалов; при прокладке их на чердаках зданий стенки дополнительно утепляют, чтобы избежать выпадения конденсата на их внутренних поверхностях в зимнее время. Объединять в жилых зданиях вытяжные вентиляционные каналы из кухонь, санузлов и ванных комнат, находящихся на противоположных сторонах здания, не разрешается.

Расчет канальной системы вентиляции с естественным побуждением сводится к определению размеров живого сечения воздуховодов, оказывающих проходу требуемого количества воздуха сопротивление, соответствующее расчетному давлению. Потери давления в воздуховодах определяют как сумму потерь давления на участках самого протяженного тракта сети. На каждом участке потери давления, Па, состоят из потерь на трение (Rl) и на преодоление местных сопротивлений (Z):

p = R l + Z,

где R - удельная потеря давления по длине участка, обусловленная трением, Па/м;

l - длина участка, м.

Площадь живого сечения воздуховодов, м2, определяют по формуле:

F = L / 3600 v,

где L - расчетный расход воздуха, м3/ч;

v - скорость воздуха в воздуховоде, м/с (обычно ее принимают равной 0,5…1,0 м/с).

Площадь живого сечения и размеры воздуховода находят, задаваясь скоростью движения воздуха в нем. Потери давления на трение определяют с помощью специальных таблиц или номограмм, составленных для круглых стальных воздуховодов. Если воздуховоды для канальной системы вентиляции предполагается выполнять прямоугольными, то для каждого участка расчитывают диаметр dэ равновеликого (эквивалентного по трению) круглого воздуховода:

2аb

dэ = ---------,

а + b

где а и b - длины сторон прямоугольного воздуховода, м.

Удельные потери давления на трение R, определенные по номограмме для стальных воздуховодов в случае неметаллических воздуховодов корректируют, умножая найденное значение на коэффициент ß, который для шлакогипсовых каналов равен 1,1; для шлакобетонных - 1,15; для кирпичных - 1,3.

Для каждого участка потери давления, Па, на преодоление местных сопротивлений расчитывают по формуле:

v² ρ

Z = ∑ ζ -------

2

где ∑ ζ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на каждом участке;

v² ρ

----- - динамическое давление, Па, определяемое по номограмме.

2

В сети воздуховодов потери на местные сопротивления составляют 80…90% от общих потерь, поэтому при конструировании систем вентиляции нужно избегать резких поворотов, лишних клапанов на воздушном тракте.

Преимуществами систем естественной вентиляции являются простота конструкции и сравнительная легкость обслуживания.

Недостатком – малый радиус действия, особенно для помещений с небольшими избытками теплоты.

Конструктивные особенности механической вентиляции.

В практике проектирования помимо естественной вытяжной вентиляции широко применяют общеобменную и местную механическую вентиляцию, которая может быть вытяжной, приточной и приточно-вытяжной.

Механическую вентиляцию, т.е. вентиляцию с искусственным побуждением, предусматривают:

если метеорологические условия и чистота воздуха не могут быть обеспечены вентиляцией с естественным побуждением;

для помещений и зон без естественного проветривания.

Смешанную вентиляцию, т. е. механическую с частичным использованием естественного побуждения, можно проектировать для притока или удаления воздуха. Для общественных и административно-бытовых помещений в районах с расчетной температурой наружного воздуха -40ºС и ниже (параметры Б) вентиляцию нужно проектировать, как правило с искусственным побуждением.

При механической вытяжной вентиляции (см. рис. 7.2, б) из помещения организованно удаляют загрязненный воздух, а приток воздуха происходит неорганизованно – за счет подсоса его через все неплотности строительных конструкций. При этом в холодный период года в помещение поступает значительное количество холодного воздуха. Это приводит к охлаждению помещения, а при больших объемах подсасываемого воздуха вызывает неприятное ощущение холодного дутья.

Приемные отверстия для удаления воздуха вытяжной вентиляции из верхней зоны производственных помещений размещают:

- под потолком или покрытием, но не ниже 2м от пола до низа отверстий при удалении избытков теплоты, влаги и вредных газов;

- не ниже 0,4 м от плоскости потолка или покрытия до верха отверстий при удалении взрывоопасных смесей газов, паров и аэрозолей (кроме смеси водорода с воздухом);

- не ниже 0,1м от плоскости потолка или покрытия до верха отверстий в помещениях высотой 4м и менее или не ниже 0,025 высоты помещения (но не более 0,4 м) в помещениях высотой 4 м при удалении смеси водорода с воздухом.

Приемные отверстия для удаления воздуха общеобменной вентиляцией из рабочей зоны производственных помещений размещают на уровне до 0,3 м от пола до низа отверстий.

Местная вытяжная ветиляция предназначена для удаления загрязненного воздуха непосредственно от источников образования вредных выделений. Ее выполняют в виде различных укрытий, вытяжных зонтов, вытяжных шкафов, бортовых отсосов. Все это подробно было рассмотрено ранее.

В цехах заводов со значительными выделениями вредных газов и паров, влаги и теплоты широко применяют приточно-вытяжную вентияляцию, представляющую собой комбинацию приточной и вытяжной вентиляции (см. рис. 7.2, в).

Для помещений категорий А и Б, а также для производственных помещений, в которых выделяются вредные вещества или присутствуют резко выраженные неприятные запахи, предусматривают отрицательный дисбаланс. Так называют разность расходов воздуха, подаваемого в помещение (здание) и удаляемого из него системами вентиляции с искусственным побуждением, кондиционирования воздуха и воздушного отопления.

Аварийная вентиляция и особенности ее устройства

Аварийную вентиляцию производственных помещений, в которых возможно внезапное поступление больших количеств вредных или горючих газов, паров или аэрозолей, предусматривают по требованиям технологов.

Расход воздуха для аварийной вытяжной вентиляции должен быть таким, чтобы при ее совместном действии с основными системами вентиляции с искусственным побуждением в помещениях высотой 6 м и менее обеспечивался восьмикратный воздухообмен за 1 ч, а в помещениях высотой более 6 м удалялось воздуха не менее 50м3/ч на 1 м2 площади пола помещений.

Аварийную вентиляцию в помещениях категорий В, Г и Д делают с искусственным побуждением; допускается применять аварийную вентиляцию с естественным побуждением при условии обеспечения требуемого расхода воздуха при расчетных параметрах Б в теплый период года.

Для аварийной вытяжной вентиляции нужно использовать:

- основные системы вытяжной общеобменной вентиялции с резервными вентиляторами для аварийного расхода воздуха;

- системы аварийной вытяжной вентиляции в дополнение к основным системам (с резервными вентиляторами), если расход воздуха в основных системах не полностью обеспечивает аварийный воздухообмен;

- только системы аварийной вытяжной вентиляции, если использование основных систем невозможно или нецелесообразно;

- только системы аварийной приточной вентиляции для одноэтажных зданий.

Вытяжные устройства (решетки или патрубки) для удаления воздуха системами аварийной вентиляции целесообразно размещать в рабочей зоне при выделении газов и паров, имеющих при поступлении их в помещение удельный вес больше удельного веса воздуха в рабочей зоне; в верхней зоне при выделении газов и паров с меньшим удельным весом.

Аварийную вентиляцию для удаления дыма при пожаре (противодымная вентиляция) предусматривают с целью обеспечения эвакуации людей из помещения здания в начальной стадии пожара, возникшего в одном из помещений.

Для систем противодымной вытяжной вентиляции предусматривают:

- радиальные вентиляторы с электродвигателями на одном валу в исполнении, соответствующем категории обслуживаемого помещения, без мягких вставок;

- дымовые клапаны из негорючих материалов (с пределом огнестойкости 0,5ч) с автоматическим, дистанционным и ручным или автоматическим и ручным управлением;

- обратные клапаны после вентилятора;

- устройства, обеспечивающие выброс дыма в атмосферу на высоте не менее 2 м от кровли, с зонтом для систем с искусственным побуждением.

Вентиляторы вытяжных систем вытяжной противодымной вентиляции нужно размещать отдельно от вентиляторов других систем. Допускается размещение вентиляторов вытяжных систем на кровле и снаружи здания (кроме районов с расчетной температурой наружного воздуха -40ºС и ниже - параметры Б).

Дата добавления: 2014-12-08