Промислова вентиляція і кондиціонування

Вентиляцією називається організований і регульований повітрообмін, що забезпечує видалення з приміщення забрудненого повітря і подачу на його місце свіжого.

Системи вентиляції класифікуються за способом переміщення повітря, за напрямом потоку повітря, за зоною дії, за часом роботи.

За способом переміщення повітря розрізняють системи природної і механічної вентиляції.

Природна вентиляція– це система вентиляції, переміщення повітряних мас в якій здійснюється завдяки виникаючій різниці тиску зовні і усередині будівлі. Різниця тиску обумовлена різницею щільностей зовнішнього і внутрішнього повітря (гравітаційний тиск, тепловий або вітровий натиск), що діє на будівлю. При дії вітру на поверхнях будівлі з підвітряного боку утворюється надмірний тиск, на завітреній стороні - розрідження. Розподіл тиску по поверхні будівель і їх значення залежать від напряму і сили вітру, а також від взаємного розташування будівель.

Природна вентиляція підрозділяється на організовану і неорганізовану.

Неорганізована природна вентиляція - інфільтрація, або природне провітрювання, що здійснюється зміною повітря в приміщеннях через нещільність в огорожах та елементах будівельних конструкцій завдяки різниці тиску зовні і усередині приміщення. Такий повітрообмін залежить від випадкових чинників – сили і напряму вітру, температури повітря усередині і зовні будівлі і т. ін.

Для постійного повітрообміну, яке потрібне за умовами підтримки чистоти повітря в приміщенні, необхідна організована вентиляція. Організована природна вентиляція може бути витяжною без організованої притоки повітря (канальна) і припливно-витяжною з організованою притокою повітря (канальна і безканальна аерація).

Аерація - це організована природна загальнообмінна вентиляція приміщень в результаті надходження і видалення повітря через фрамуги вікон і ліхтарів, що відкриваються. Регулюється різним ступенем відкриття фрамуг (залежно від температури зовнішнього повітря, швидкості і напряму вітру). Як спосіб вентиляції аерація знайшла широке застосування в промислових будівлях, що характеризуються технологічними процесами з великими тепловиділеннями. Основною гідністю аерації є можливість здійснювати великі повітрообміни без витрат механічної енергії. До недоліків аерації слід віднести те, що в теплий період року ефективність аерації може істотно падати унаслідок підвищення температури зовнішнього повітря.

Механічна вентиляція– це система вентиляції, за допомогою якої повітря подається у виробничі приміщення або видаляється з них по системам вентиляційних каналів з використанням для цього спеціальних механічних спонукачів.

Механічна вентиляція в порівнянні з природною має ряд переваг: великий радіус дії унаслідок значного тиску, що створюється вентилятором; можливість змінювати або зберігати необхідний повітрообмін незалежно від температури зовнішнього повітря і швидкості вітру; можливість попередньо очищати, осушати або зволожувати повітря та ін. До недоліків механічної вентиляції слід віднести значну вартість споруди і експлуатації та необхідність проведення заходів щодо боротьби з шумом.

Системи механічної вентиляції підрозділяються на загальнообмінні, місцеві, змішані, аварійні і системи кондиціонування.

Загальнообмінна вентиляція застосовується у випадках, коли шкідливі виділення поступають безпосередньо в повітря приміщення, де робочі місця не фіксовані, а розташовуються по всьому приміщенню. Зазвичай об'єм повітря L_np, що подається в приміщення при загальнообмінній вентиляції, дорівнює об'єму повітря L_в, що видаляється з приміщення: L_np = L_в, різниця не повинна перевищувати 10...15%. Проте у ряді випадків виникає необхідність порушити цю рівність, наприклад, в особливо чистих цехах, для яких об'єм притоки повітря L_np робиться більше об'єму витяжки L_в, за рахунок чого створюється деякий надлишок тиску у виробничому приміщенні, що виключає попадання пилу з сусідніх приміщень.

Суттєвий вплив на мікроклімат у робочій зоні надають правильно організовані приток та видалення повітря, їх об'єм та взаємне розташування. Взагалі розрізняють чотири основні схеми організації повітрообміну при загальнообмінній вентиляції:

1) приток зверху – витяг знизу;

2) приток зверху – витяг зверху;

3) приток знизу – витяг зверху;

4) приток знизу – витяг знизу.

Вибір тієї чи іншої схеми залежить, від наявності у робочій зоні шкідливих домішок, їх фізичних властивостей, і в першу чергу, їх щільності, а також від розподілу параметрів мікроклімату, хоча залежно від особливостей виробництва допускається комбіноване застосування. Якщо щільність домішок менше щільності повітря, то видалення забрудненого повітря здійснюється у верхній зоні, а приплив свіжого повітря – безпосередньо в робочу зону (тобто 2 або 3 схеми). При видаленні забрудненого повітря з щільністю домішок, яка значно перевищує щільність повітря, використовують схеми 1 або 4, тобто видалення здійснюють знизу на 60-70%, а з верхньої частини видаляється 30-40% забрудненого повітря. Найбільш рівномірний розподіл повітря можливий у разі, коли приток рівномірний по всій ширині приміщення, а витяг зосереджений.

За способом подачі і видалення повітря розрізняють чотири види загальнообмінної вентиляції: припливна, витяжна, припливно-витяжна, система з рециркуляцією.

По припливній системі повітря подається в приміщення після підготовки його в припливній камері. У приміщенні при цьому створюється надмірний тиск, за рахунок якого повітря йде назовні через вікна, двері або в інші приміщення. Припливну систему застосовують у разі, коли небажане попадання забрудненого повітря з сусідніх приміщень або холодного повітря ззовні.

Витяжна система для видалення повітря з приміщень. При цьому створюється знижений тиск в приміщенні і повітря з сусідніх приміщень або зовнішнє повітря поступає в дане приміщення. Витяжну систему доцільно застосовувати у разі, коли шкідливі виділення даного приміщення не повинні розповсюджуватися на сусідні приміщення.

Припливно-витяжна система - найбільш поширена система, при якій повітря подається в приміщення припливною системою, а видаляється витяжною, причому системи працюють одночасно.

Систему з частковою рециркуляцією застосовують в окремих випадках для скорочення експлуатаційних витрат на нагрівання повітря. Цю систему дозволяється використовувати тільки для тих приміщень, в яких відсутні виділення шкідливих речовин або речовини, що виділяються, відносяться до 4-го класу небезпеки, і концентрація їх в повітрі не перевищує 30 % гранично допустимій концентрації (ГДК). Застосування рециркуляції не допускається і в тому випадку, якщо в повітрі приміщень містяться хвороботворні бактерії, віруси або є різко виражені неприємні запахи.

Для якісної оцінки ефективності повітрообміну застосовують поняття кратності повітрообміну

k = L /V , (2.1)

де L – кількість повітря, що поступає в приміщення в одиницю часу, м³/ч,

V – об'єм вентильованого приміщення, м³.

При правильно організованій вентиляції кратність повітрообміну повинна бути значно більше одиниці.

Кількість повітря, що поступає в приміщення при загальнообмінній вентиляції, залежить від кількості працюючих

L = nL₁, (2.2)

де п – кількість працюючих в приміщенні, чол.;

L₁ – кількість повітря, яке приходиться на одного працюючого, м³/ч.

За допомогою місцевої вентиляції необхідні метеорологічні умови створюються на окремих робочих місцях, уловлювання шкідливих речовин здійснюється безпосередньо у джерелах їх виникнення.

Змішана система вентиляції є поєднанням елементів місцевої і загальнообмінної вентиляції. Місцева система видаляє шкідливі речовини з кожухів і укриттів машин. Проте частина шкідливих речовин через нещільність укриттів проникає в приміщення. Ця частина видаляється загальнообмінною вентиляцією.

Аварійна вентиляція передбачається в тих виробничих приміщеннях, де можливе раптове надходження в повітря великої кількості шкідливих або вибухонебезпечних речовин. Продуктивність аварійної вентиляції визначають відповідно до вимог нормативних документів в технологічній частині проекту. Якщо такі документи відсутні, то продуктивність аварійної вентиляції приймається такою, щоб вона разом з основною вентиляцією забезпечувала в приміщенні не менше восьми повітрообмінів за 1 год. Система аварійної вентиляції повинна включатися автоматично при досягненні ГДК шкідливих виділень або при зупинці однієї з систем загальнообмінної або місцевої вентиляції. Викид повітря аварійних систем повинен здійснюватися з урахуванням можливості максимального розсіювання шкідливих і вибухонебезпечних речовин в атмосфері.

Для створення оптимальних метеорологічних умов у виробничих приміщеннях застосовують найбільш досконалий вид промислової вентиляції – кондиціонування повітря.

Кондиціонуванням повітря називається його автоматична обробка з метою підтримки у виробничих приміщеннях заданих метеорологічних умов, незалежно від зміни зовнішніх умов і режимів та характеру технологічних процесів в приміщенні.

Розрізняють комфортне і технологічне кондиціонування повітря. Метою комфортного є створення в приміщеннях повітряного середовища, найбільш сприятливого для роботи і відпочинку людей. Технологічне кондиціонування забезпечує створення параметрів повітряного середовища, що задовольняють вимогам технологічного процесу. При цьому в приміщеннях, де працюють люди, враховуються і санітарно-гігієнічні вимоги.

До складу систем кондиціонування входять устаткування для обробки повітря, його переміщення і розподілу, джерела тепло- і холодозабезпечення, засоби автоматичного регулювання. Основним вузлом є кондиціонер. Кондиціонери можуть бути місцевими (для обслуговування окремих приміщень) і центральними (для обслуговування декількох окремих приміщень).

Кондиціонером є пристрій, в якому автоматично регулюються t та φ і на виході забезпечуються стабільні параметри при широкому діапазоні змін параметрів зовнішнього повітря. Швидкість V, м/с забезпечується мінімально можливою конструкцією і практично завжди постійна. При рішенні питання про доцільність кондиціонування повітря необхідно враховувати питання економії.

Правильний вибір системи вентиляції має велике санітарно-гігієнічне та економічне значення.

При роботі на відкритому повітрі у несприятливих умовах для забезпечення раціональних режимів праці нормуються не параметри мікроклімату, а тривалість робочої зміни, вводяться додаткові перерви.