Вентиляция производственных помещений

Вентиляция производственных помещений

Под вентиляционной системой понимают совокупность различных по своему назначению вентиляционных установок, способных обслуживать отдельное помещение или корпус. Вентиляционные системы, используемые в производственных корпусах, можно представить в виде структурной схемы (рис. 1). В зависимости от способа перемещения воздуха в рабочих помещениях вентиляция делится на искусственную (механическую), естественную и комбинированную. При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется двумя способами: неорганизованно, посредством проветривания (через окна и двери в помещении) и инфильтрации (поступление воздуха через поры и щели в окнах и дверных проемах), и организованно, посредством аэрации и с помощью дефлекторов.

Аэрацией является организованный естественный воздухообмен, осуществляемый за счет ветрового давления и регулируемый в соответствии с внешними метеорологическими условиями (рис. 2).

Аэрация осуществляется следующим образом. В производственном здании, оборудованном тремя оконными проемами (1–3), в летнее время открываются проемы 1 и 3. Свежий воздух поступает в помещение через нижние проемы 1, располагаемые на высоте 1…1, 5 м от пола, а удаляется через проемы 3 в аэрационном фонаре здания.

Рис. 2. Схема аэрации зданий за счет разной плотности воздуха: а – в теплый период года; б – в холодный период года. 1, 2, 3 – оконные проемы; 4 – аэрационный фонарь

Поступление наружного воздуха в зимнее время осуществляется через проемы 2, расположенные на высоте 4–7 м от пола, чтобы холодный наружный воздух, опускаясь до рабочей зоны, успел нагреться за счет перемешивания с теплым воздухом помещения.

Преимуществом аэрации является то, что большие объемы воздуха (до нескольких миллионов кубических метров в час) подаются и удаляются без применения вентиляторов. Кроме того, система аэрации является мощным средством для борьбы с избытком выделения теплоты в производственных помещениях.

Недостатком аэрации является снижение эффективности в летнее время вследствие повышения температуры наружного воздуха, особенно в безветренную погоду. Кроме того, поступающий воздух в помещение не очищается и не охлаждается.

Вентиляция с помощью дефлекторов применяется в том случае, если неорганизованного воздухообмена (проветривание или инфильтрация) для удаления вредных выделений из помещения бывает недостаточно. В настоящее время наибольшее распространение получил дефлектор ЦАГИ (рис. 3). Он стоит из диффузора 1, верхнюю часть которого охватывает цилиндрическая обечайка 2. Колпак 3 служит для защиты от попадания атмосферных осадков в патрубках 5, а конус 4 – для предохранения от задувания ветром внутрь дефлектора.

Ветер, обдувая обечайку дефлектора, создает на большей части его окружности разрежение, вследствие чего воздух из помещения по воздуховоду и патрубку 5 выходит наружу через две кольцевые щели между обечайкой 2 и краями колпака 3 и корпуса 4. Эффективность работы дефлекторов зависит от скорости ветра, а также от высоты установки их над коньком крыши (рис. 4).

Рис. 3. Схема дефлектора типа ЦАГИ

Рис. 4. Расположение дефлекторов: 1 – правильно; 2, 3 – неправильно

В системах искусственной, механической вентиляции движение воздуха осуществляется вентиляторами, а в некоторых случаях эжекторами. На схеме приведена классификация механической вентиляции. По месту расположения механическая вентиляция бывает общеообменная (схема воздуха происходит во всем объеме помещения), местная (локальная), когда обмен воздуха происходит в местах образования вредных выбросов, и комбинированная (наряду с общим воздухообменом локально удаляется загрязненный воздух от источника выделения).

По способу подачи воздуха механическая вентиляция бывает: приточной, вытяжной и приточно-вытяжной. Схемы общеобменной вентиляции приведены на рис. 5.

1

2

Рис. 5. Схема общеобменной вентиляции: 1 – корпус помещения; 2 – загрязненный воздух; 3 – подаваемый или удаляемый воздух, системами вентиляции. а – приточная; б – вытяжная; в - приточновытяжная

Местная приточная вентиляция осуществляется устройством воздушных душей, воздушных завесы, оазисов.

Воздушный душ представляет собой поток воздуха определенных параметров, направленный на человека. Воздушная завеса позволяет предотвратить проникновение холодного воздуха в помещение. Воздушные оазисы улучшают метеоусловия на ограниченной площади помещения, отделенной со всех сторон перегородками.

Местная вытяжная вентиляция выполняется, как правило, в виде вытяжных шкафов (рис. 6), вытяжных зонтов, всасывающих панелей, бортовых отсосов (рис. 7), эжекционных установок.

Рис. 6. Установка вытяжных шкафов: а – правильная; б – неправильная

Эжекторы применяют в тех случаях, когда необходимо удалить очень агрессивную среду, пыль или газы.

Принцип действия эжектора (рис. 8) заключается в создании в специальной камере вытекающим воздухом разрежения, с помощью которого подсасывается воздух из помещения.

Рис. 7. Бортовой отсос

Рис. 8. Эжектор: сплошной односторонний 1 – сопло подводного патрубка; 2 – камера разрежения; 3 – камера смешивания эжектирующего и эжектируемого воздуха

Таблица 3. Значение фактора гравитационной подвижности

Температура воды,	До 30	40	50	60	70	80	90	100
	0.022	0.028	0.033	0.037	0.041	0.046	0.051	0.06

Таблица 4. Содержание водяного пара в воздухе при нормальном атмосферном давлении

Температура,	Содержание водяного пара, г/кг	Давление водяного пара, Па	Температура,	Содержание водяного пара, г/кг	Содержание водяного пара, г/кг
-15	1.1	184.1	45	60.7	9389.1
-10	1.7	275.3	50	79.0	12098.0
-5	2.6	409.4	55	102.3	15451.2
0	3.8	604.9	60	131.7	19567.2
5	5.4	854.7	65	168.9	24590.5
10	7.5	1209.8	70	216.1	30652.5
15	10.5	1670	75	276.0	37937.5
20	14.4	2288.1	80	352.8	46629.5
25	19.5	3090.2	85	452.1	56939.5
30	20.3	4142.2	90	582.5	69090.1
35	35.0	5496.7	95	757.6	83239.5
40	46.3	7219.3	100	1000.0	100000

Количество влаги, выделяющейся со свободной поверхности промывочных ванн, определяется по следующей формуле:

, (5)

где  – фактор гравитационной подвижности окружающей среды;

V – скорость движения воздуха над источниками испарения, м/с;

-парциальное давление водяных паров в окружающем воздухе, Па;

 – парциальное давление водяных паров, насыщающих воздух при температуре поверхности испаряющейся жидкости, Па (табл. 4);

F – поверхность испарения, .

Расчет вытяжных шкафов

Объем воздуха удаляемого вытяжными шкафами, определяется по формуле

, (6)

где L ш – объем воздуха, удаляемого вытяжным шкафом, м³/ч;

V ш – скорость воздуха в открытом проеме шкафа, м/с;

Fn – площадь открытого проема, м².

Скорость воздуха V ш рекомендуется принимать в зависимости от ПДК (табл. 5) вредных выделений: для ПДК< 10 мг/м³ Vш=1, 1–1, 5 м/с;

для ПДК=10–50 мг/м³ Vш=0, 7–1 м/с;

для ПДК> 50 мг/м³ Vш=0, 4–0, 6 м/с.

Таблица 5. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Расчет вытяжных зонтов

Количество удаляемого воздуха определяется по формуле (6). Скорость воздуха в приемном сечении зонта принимается:

для нетоксичных выделений V=0.15…0.25 м/с;

для токсичных выделений V=0.5…1.25 м/с.

Расчет всасывающей панели

Панели применяются в качестве местных отсосов при пайке и сварке небольших деталей. В сечении панель представляет собой узкие горизонтальные щели. Площадь живого сечения панели f должна составлять 0, 25 от общей площади. Количество воздуха, удаляемого панелью, определяется по формуле

, (7)

где f = 0.25F,

f – площадь живого сечения панели;

F – габаритные размеры зеркала панели, м;

V – скорость удаляемого воздуха.

Скорость, отсасываемого воздуха в сечении панели для вредных испарений бедными смесями принимается V=2…3.5 м/с, смесями с пылью V=3.5…4.5 м/с.

Панель действует эффективно, если на 1 ее площади приходится не менее 330 /г отсасываемого воздуха.

Расчет бортовых отсосов

Бортовые отсосы находят широкое применение на производстве. Их устраивают у промышленных ванн, наполненных разного вида растворами. Бортовые отсосы бывают обычные (рис. 9а) и опрокинутые (рис. 9б), если уровень жидкости в ванне более низкий.

Рис. 9. Схема устройства бортовых отсосов: а – обычный; б – опрокинутый; 1 – уровень борта ванны; 2 – уровень поверхности жидкости

Расход воздуха, удаляемого бортовыми отсосами, определяется по формуле:

, (8)

где  – коэффициент, зависящий от ширины ванны B, типа отсоса и высоты спектра вредностей h под зеркалом ванны;

 – температура раствора в ванне и температура воздуха в помещении;

x – поправочный коэффициент на глубину уровня жидкости в ванне H (мм), где H – расстояние от борта ванны до уровня жидкости в ней;

 – длина ванны, мм;

S – поправочный коэффициент на подвижность воздуха в помещении.

Высота спектра вредности h, температура раствора в ванне  и коэффициенты , x, S находятся по табл. 6, 7, 8, 9.

Таблица 6. Высота спектра вредностей в бортовых отсосах от ванн

Назначение ванн	Обрабатываемый материал	Температура раствора ,	Химикаты	Вредные выделения	Высота спектра вредности h, мм
Травление	Сталь   Сталь   Сталь	15 – 60   30 – 40   15 – 20	Серная к-та   Соляная к-та   Азотная к-та	Дисперсный триан Хлористый водород Пары азотной к-ты	80   80   40
Лужение	Медь	60 – 70	Едкий натрий	Пары щелочи	80
Обезжиривание	Горные металлы	15 – 20	Фосфорный натрий	Пары воды и щелочи	160
Оксидирование	Горные металлы	130 – 155	Едкий натрий, азотная к-та	Пары едкой щелочи	40
Снятие металлических покрытий	Медь	18 – 20   30	Соляная к-та   Азотная к-та	Хромовый ангидрид Пары азотной к-ты	80   40

Таблица 7. Зависимость  от ширины ванны B и высоты спектра вредностей h

Тип