Классификация систем вентиляции. Гигиенические задачи вентиляции
 Скачать 121 Kb.
|
|
Вентиляцией называется совокупность мероприятий и устройств, направленных на организацию такой воздушной среды в помещениях, которая обеспечивала бы нормальное пребывание в них людей и положительно влияла на технологический процесс производства. Гигиенические задачи вентиляции сводятся к поддержанию в помещениях таких параметров воздушной среды, которые исключают скопление в воздухе помещения излишков вредных выделений (повышенной температуры, избытков тепла, влаги, газов, пыли и пр.) и создают нормальные условия для пребывания в них и работы людей. Технологические задачи вентиляции обширны, разнообразны и в основном должны быть направлены на организацию воздушной среды, способствующей повышению производительности труда рабочих и увеличению выпуска продукции. Примером одной из технологических задач вентиляции можно назвать искусственное увлажнение воздуха в прядильно-ткацком производстве. Создание необходимой степени влажности воздуха в значительной степени сокращает обрывы нитей основ пряжи и тем самым способствует повышению производительности труда. Следует иметь в виду, что во многих случаях решение технологических задач с помощью вентиляции приводит к разрешению гигиенических задач, а использование вентиляции для разрешения гигиенических задач попутно позволяет решать задачи технологического порядка. Так, снижение пыли в воздухе, проведенное с гигиеническими целями, предохраняет от преждевременного износа трущиеся части машин и станков, в результате чего срок службы технологического оборудования возрастает. В соответствии с назначением системы вентиляции могут быть вытяжными и приточными. Вытяжная система вентиляции служит для удаления загрязненного воздуха из помещений в атмосферу, а приточная предназначается для подачи в помещения чистого воздуха взамен удаленного. Иногда устраивают только лишь вытяжную систему вентиляции (например, в уборных, ванных и курительных комнатах). В этом случае удаляемый воздух возмещается из соседних помещений и через неплотности ограждений, окон дверей и др. По способу перемещения воздуха различают естественную и механическую системы вентиляции. Движение воздуха в системе естественной вентиляции (иногда ее называют гравитационной) происходит вследствие разности удельных весов холодного наружного и теплого внутреннего воздуха без затраты электрической энергии. При механической системе вентиляции перемещается вентиляторами, использующими электрическую энергию. Вентиляционные устройства, оборудованные вентиляторами, калориферами и электромоторами, а также очистными или увлажнительными приспособлениями, носят название вентиляционных установок. Радиус действия системы вентиляции с механическим побуждением определяется технико-экономическим подсчетом, в зависимости от мощности вентилятора, и принимается в пределах 30-50 м. Радиус действия естественной вентиляции не превышает 8 м. По схеме воздухообмена система вентиляции делится на: местные (воздух удаляется или подается непосредственно у места образования вредных веществ, а также у места работающего); общеобменные (смена воздуха происходит в объеме помещения) и смешанные (общеобменные в сочетании с местными) (рисунок 37). По характеру обработки воздуха системы вентиляции могут быть: прямоточными (в помещение подается только наружный воздух) и рециркуляционные (весь воздух из помещения или его часть после обработки вновь поступает в помещение). Системы с частичной рециркуляцией позволяют утилизировать теплоту выбросного воздуха. Общеобменная приточно-вытяжная система позволяет вентилировать все помещение. Она применяется в тех случаях, когда в помещении выделяются небольшие избытки тепла и влаги, немного газов и пыли и когда они образуются единовременно во многих местах. В общественных зданиях, как правило, устраивается общеобменная система вентиляции.  Рисунок - 35 Схема канальной вытяжной системы естественной циркуляции 1- жалюзные решетки; 2 - сборные шлакогипсовые короба; 3 - вытяжная шахта  Рисунок - 36 Схема канальной приточно-вытяжной с вытяжной системы вентиляции с естественным побуждением 1- заборный канал; 2- камера для нагрева воздуха; 3 - приточные каналы; 4 - вытяжные каналы; 5,6 – приточные и вытяжные жалюзийные решетки; 7- сборные вытяжные каналы; 8 - вытяжная шахта Местная система вентиляции может быть вытяжной и приточной. Местная вытяжная система вентиляции удаляет загрязненный воздух непосредственно из мест образования вредных выделений. Ее устраивают в виде вытяжных шкафов, зонтов, всевозможных бортовых отсосов и отсосов из укрытий оборудования (станков, печей).  Рисунок - 37 Схема систем вентиляции: а – общеобменной; б – местной приточно-вытяжной; в – смешанной; 1 – вытяжной зонт; 2 – приточный патрубок; 3 – вытяжной вентилятор; 4 – приточный вентилятор; 5 – калорифер; 6 – жалюзийная решетка Местная приточная система вентиляции осуществляется, как правило, с механическим побуждением. Воздух через приточные отверстия, насадки и патрубки на воздуховодах поступает в отдельные зоны помещений и непосредственно к рабочим местам. Для определения средней скорости движения воздуха в сечении воздуховода необходимо предварительно определить скорости в различных точках. Для этого сечение воздуховода разбивают на равновеликие площадки, и для каждой такой площадки измеряют свою скорость движения воздуха. Среднюю скорость в сечении воздуховода определяют как сумму скоростей движения воздуха в отдельных площадках, деленную на число площадок п, т.е.  , (69)где V1, V2, … , Vп - скорости движения воздуха в отдельных площадках в м/сек. Определение расходов воздуха, перемещаемого по воздуховодам.Для определения расхода воздуха, проходящего по воздуховоду, или расходов воздуха, нагнетаемого или удаляемого через отверстия или жалюзийные решетки, необходимо знать площади их сечений и средние скорости в последних. Объем воздуха, проходящего за 1 ч по воздуховоду (прямоугольного или круглого сечения), можно определить по формуле L = F Vср×3600 м3/ч, (70) где L - объем воздуха в м3/ч; F - площадь сечения воздуховода в м2; Vср - средняя скорость воздуха в данном сечении в м/сек, определяемая по формуле (70). При измерении скорости в прямоугольных воздуховодах площадь их сечения АхВ разбивают на ряд (не менее девяти) равновеликих площадей АхВ (рисунок 47), каждая размером не более 0,05 м2. Скорость измеряют в центре каждой такой площадки. Сечения же воздуховодов с круглым сечением разбивают на концентрические площадки (рисунок 48). В каждой такой площадке должно быть четыре точки для измерения скоростей, которые должны лежать на окружности, делящей концентрическую площадку на равновеликие части. Сечения воздуховода диаметром 200 мм разбивают на три концентрические площадки, диаметром до 400 мм - на четыре, диаметром до 700 мм - на пять и диаметром более 700 мм - на шесть. Радиус окружности, на которой должны лежать точки замера в концентрических площадках (расстояние точки замера от центра воздуховода), определяют по формуле rп=  , (71)где R - радиус круглого воздуховода в мм; п - порядковый номер отсчета, считая от центра воздуховода; т - число концентрических площадок, на которое разбит воздуховод. Объем приточного воздуха в м3, выходящего за 1 ч из жалюзийной решетки в помещение, можно определить по формуле L=  , (72)где Fж - живое сечение решетки в м2; Fг - габаритное сечение решетки в м2; V - скорость, замеренная в сечении решетки, в м/сек. При определении объема вытяжного воздуха в м2, поступающего в жалюзийную решетку, можно пользоваться формулой L=kVFг×3600, (73) где k - поправочный коэффициент, который ориентировочно можно принимать равным 0,8; V - замеренная около решетки скорость в м/сек. Движение воздуха в системе естественной вентиляции (иногда ее называют гравитационной) происходит вследствие разности удельных весов холодного наружного и теплого внутреннего воздуха без затраты электрической энергии. Строительные материалы, из которых построены ограждающие конструкции зданий, обладают той или иной пористостью, вследствие чего они большей или меньшей степени воздухопроницаемы. Поэтому через стены, потолки и полы зданий, а также через оконные переплеты и случайные неплотности в них при разности давлений наружного и внутреннего воздуха в помещениях происходит воздухообмен путем, так называемой инфильтрации. Инфильтрация (а соответственно, и количество проникающего в помещение наружного воздуха) тем больше, чем больше разность температур внутри и снаружи помещения и чем больше скорость ветра, т.е., следовательно, чем больше разность давлений внутреннего и наружного воздуха. Опыт показывает, что инфильтрация, или, как ее иногда называют, естественная неорганизованная вентиляция, в общественных и жилых зданиях составляет от 0,5 до 1 кратности воздухообмена по отношению к кубатуре помещения, а в промышленных зданиях доходит до 1,5 кратности воздухообмена и более. Существенных недостатком естественной вентиляции является непостоянство ее действия, т.е. ее зависимость от таких переменных величин, как сила ветра и разность температур. Как уже указывалось, давление воздуха в помещении и давление наружного воздуха бывает различным. Под действием этой разности давлений воздух движется в направлении от большего к меньшему давлению. При этом в одной части помещения устанавливается давление больше наружного, а в другой - меньше. Количество же вытяжного воздуха в данном случае должно быть равно количеству инфильтрующего воздуха. На рисунок 49. изображен схематический разрез помещения, стены которого совершенно непроницаемы для воздуха. В одной из стен помещения, внизу над полом и вверху под потолком имеются для отверстия на расстоянии h одно от другого. Принимаем температуру внутреннего воздуха tв более высокой, чем температуру наружного воздуха tв.. Тогда вследствие разности удельных весов воздуха, из которых удельный вес наружного воздуха yн больше удельного веса внутреннего воздуха yв, через нижнее отверстие наружный воздух будет входить в помещение, а через верхнее выходить из него.  Рисунок - 49 Распределение давлений в помещении (А-А нейтральная плоскость) Следовательно, давление внутреннего воздуха у верхнего отверстия больше, а у нижнего отверстия меньше, чем давление наружного воздуха. Таким образом, в пределах высоты h имеется такая плоскость А-А, в которой давление внутреннего воздуха будет равно давлению наружного воздуха, т.е. в которой разность давлений равна нулю. Эту плоскость (см. рисунок 49) называют нейтральной плоскостью, или нейтральной зоной, или плоскостью равныхдавлений. Она делит высоту h на две части - hверх и hнижн. Давление, заставляющее воздух двигаться в указанном направлении от нижнего отверстия к верхнему, выражается формулой  p = h (gн-gв) кгс/см2, (74)В рассматриваемом примере (при незначительной толщине стенок помещения) можно считать, что все давление p будет расходоваться на создание лишь скоростей vнижн и Vверх в нижнем и верхнем отверстиях. Так как воздух входит в нижнее отверстие при объемном весе gн, а выходит через верхнее отверстие с объемным весом gв, то скоростные давления, соответствующие скоростям vнижн и vверх, можно представить в виде В отличие от систем вентиляции с естественным побуждением в механических системах вентиляции воздух принудительно перемещается вентилятором. По сравнению с естественной вентиляцией механические системы вентиляции, несмотря на то, что их устройство и эксплуатация обходятся дороже, имеют ряд существенных преимуществ. К ним относятся, прежде всего, независимость действия систем от температурных колебаний наружного воздуха и силы ветра, возможность транспортировать воздух на большие расстояния, а также обрабатывать его (нагревать, очищать, увлажнять и осушать). Механические системы вентиляции могут быть как приточными, так и вытяжными. Схемы систем механической вентиляции, имеющих разветвленную сеть воздуховодов, изображены на рисунках 57 и 58. Схема системы без сети воздуховодов (бесканальная) показана на рисунке 59.
Помещения могут быть оборудованы только системами приточной вентиляции (рисунок 57) В этих случаях в помещения организованным путем подается определенное расчетом количество воздуха. Удаление воздуха может происходить неорганизованно через неплотности в строительных ограждениях или через специально устраиваемые для этой цели отверстия. Естественно, что в установившемся состоянии количество приточного воздуха всегда равно количеству удаляемого воздуха независимо от суммарной площади не плотностей или отверстий в строительных ограждениях. Суммарная площадь неплотностей ограждений влияет на величину давления воздуха в помещении. При этом существует зависимость, получаемая по известной из гидроаэромеханической формулы истечения жидкости через отверстие. На основании этой зависимости давление воздуха (P в кг/м2) в помещении и часовое количество подаваемого воздуха (G в кг/час) связаны следующим образом: Для обычного в строительных ограждениях типа неплотностей в виде щелей, зазоров и т.д. может быть принята средняя величина коэффициента расхода равная mср= 0,7  Рисунок - 59 Схема механической бесканальной вентиляции: 1 – воздухозабор; 2 – вентилятор; 3 – приточный патрубок Если количество воздуха L выражено в м3/час, то данная зависимость приобретает вид DP =  (92)На рисунке 60 показана схема устройства клапана, из которой видно, что усилия, необходимые для открытия клапана, зависят от положения противовеса. Это позволяет с помощью КИДов регулировать давление в помещении (DP), что используется для перетекания воздуха из одного помещения в другое (рисунок 61). Для этой же цели кроме КИДов могут быть применены и другие устройства.
Системами приточной вентиляции оборудуются наиболее “чистые” помещения, так как, согласно рисунка 57, воздух движется из этих помещений, а не наоборот. В случае оборудования помещений только системами вытяжной вентиляции (рисунок 58) организованно производится удаление воздуха из помещений. Приток осуществляется неорганизованно либо через неплотности в строительных ограждениях, либо через специально устраиваемые для этой цели отверстия. В отличие от рассмотренных выше систем приточной вентиляции, в помещениях, имеющих лишь систему вытяжной вентиляции, давление устанавливается ниже атмосферного (или ниже, чем в соседних помещениях). Величина разрежения (по отношению к атмосферному давлению) может быть определена по тем же формулам. |
Рисунок - 57 Схема системы приточной механической вентиляции с разветвленной сетью воздуховодов 1 - воздухозабор; 2 – воздуховоды; 3 – приточное отверстие; 4 – вентилятор 
Рисунок - 58 Схема системы вытяжной механической вентиляции с разветвленной сетью воздуховодов 1 – воздуховыбросное устройство; 2 – воздуховоды; 3 – вытяжное отверстие; 4 – вентилятор 