9444

Рис. 33. Щитовая неподвижная опора: 1 – бетон М 150; 2 – бетон М 75; 3 –

днище канала; 4 – отверстие для стока воды; 5 – асбестовая прокладка

В полупроходных каналах и проходных тоннелях нижний ряд трубопроводов также опирают на подушки, применяемые в непроходных каналах. Верхние ярусы труб опирают либо на металлические консоли и кронштейны, либо на рамы.

Неподвижны опоры для трубопроводов в непроходных каналах выполняют щитовыми или в виде опорных подушек, бетонируемых совместно с днищем (рис. 33).

Щитовые неподвижные опоры представляют собой вертикальные железобетонные щиты с отверстием для прохода труб. Нагрузка от трубопроводов через щитовые опоры передается на днище и стенки канала, а при бесканальной прокладке – на вертикальную плоскость грунта. Щитовые опоры в зависимости от грузоподъемности подъемного оборудования, имеющегося на строительной площадке, выполняют сборными или монолитными. Для уменьшения температурного влияния труб на бетон между трубой и бетоном опоры устраивается асбестовая прокладка толщиной от 10 до 30 мм в зависимости от температуры теплоносителя.

60

3. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха

3.1. Назначение систем вентиляции

Человек хорошо себя чувствует только в довольно узком диапазоне сочетаний различных параметров воздуха. В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88. «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» [12] в рабочей зоне помещений (пространство высотой 2 м от пола или 1,5 м, если люди находятся в сидячем положении) необходимо поддерживать определенные параметры воздуха с учетом категории тяжести работы, времени года и количества вредностей, выделяющихся в помещениях. В производственных помещениях нет необходимости поддерживать требуемые параметры воздуха по всему объему. Важно, чтобы только в зоне, где находятся люди, или в местах у технологического оборудования параметры воздуха не отклонялись от нормируемых пределов.

Параметры воздуха могут быть оптимальными, при которых человек не ощущает ни теплоты, ни холода, чувствует себя комфортно, и допустимыми, при которых самочувствие человека и производительность его труда незначительно отличаются от оптимальных. Так, для производственных помещений в холодный период года при работе средней тяжести установлены следующие оптимальные параметры воздуха: температура от 18 до 20 °С, подвижность не более 0,2 м/с и относительная влажность от 40 до 60 %. Допустимые параметры воздуха для тех же условий имеют более широкий диапазон: температура от 17 до 23 °С, относительная влажность не выше 75 % (нижний предел не лимитируется) и подвижность не более 0,3 м/с. Поддержание тех или иных параметров воздуха регламентируется [5].

Производственные процессы могут сопровождаться выделением в воздух рабочей зоны помещений вредных для человека газов и параметров, количество которых зависит от особенностей технологического процесса и степени герметизации оборудования. Содержание вредных газов и паров в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимой концентрации.

Предельно допустимая концентрация – это максимально возможное количество вредного вещества, мг/м3, в единице объема воздуха, которое в течение всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья людей, работающих в данных условиях.

Кроме того, от технологического оборудования может поступать большое количество теплоты как конвективной, так и лучистой, требующей создания определенной подвижности воздуха на рабочих местах, подверженных облучению, а также влаги и пыли. Человек, участвующий в производственном процессе, сам является генератором теплоты, влаги, пыли и углекислого газа. При легкой работе теплоотдача одного рабочего в окружающую среду составляет около 150 Вт, при тяжелой – 300 Вт и более. Каждый час с поверхности тела человека испаряется от 60 до 400 г водяных паров, а от органов дыхания поступает 20…40 л углекислого газа.

Указанные вредности в виде избыточной теплоты, влаги, вредных газов и паров поступают в окружающий воздух, который их ассимилирует, но при этом повышается его температура, увеличиваются влагосодержание, загазованность, запыленность. Происходит изменение химического состава и физических свойств воздуха, что неблагоприятно отражается на самочувствии находящихся в этом помещении людей и отрицательно влияет на ход технологических процессов. Такой воздух должен быть удален из помещения.

Для поддержания в помещениях нормальных условий воздушной среды, соответствующих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, устраивают вентиляцию, которая создает организованный воздухообмен: удаляет загрязненный воздух и подает вместо него обработанный свежий воздух. Массы удаляемого воздуха и воздуха, подаваемого, либо проникаемого в помещение через неплотности строительных конструкций, всегда равны.

Вентиляция в большинстве случаев может обеспечить в помещениях только допустимые санитарно-гигиенические условия. Параметры воздуха, строго определенные по температуре и относительной влажности, в том числе и оптимальные, обеспечиваются применением систем кондиционирования воздуха.

61

3.2. Классификация вентиляционных систем

Вентиляционная система – это совокупность устройств для обработки, подачи или удаления воздуха; она является также средством для создания воздухообмена в помещении.

Вентиляционные системы по назначению подразделяются на приточные, осуществляющие подачу свежего воздуха в помещения, и вытяжные, удаляющие из помещений загрязненный воздух.

Как приточные, так и вытяжные вентиляционные системы могут быть общеобменные и местные. Общеобменные системы предназначены для подачи и удаления воздуха равномерно по обслуживаемому помещению, для создания по всему объему рабочей зоны воздушной среды примерно с одинаковыми параметрами. Местные вытяжные системы удаляют воздух в местах образования вредностей: у ванн, печей и другого технологического оборудования, не позволяя вредностям распространяться по всему объему помещения.

Местные приточные системы подают свежий приточный воздух вблизи рабочих мест, создают воздушный душ – ограниченную зону в помещении, где параметры воздушной среды соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям или предотвращают проникновение холодного воздуха через ворота или двери зданий внутрь помещений.

Местная вытяжная вентиляция намного эффективнее общеобменной, так как удаляет воздух у мест образования вредностей с более высокой их концентрацией, не дает вредностям свободно распространяться по всему помещению.

По способу перемещения воздуха все вентиляционные системы бывают либо естественные, либо механические.

Всистемах естественной вентиляции движение воздуха происходит вследствие разности плотностей внутреннего и наружного воздуха.

Всистемах механической вентиляции воздух перемещается вентилятором, приводимым в действие электродвигателем. Механические системы применяются значительно чаще, чем естественные, так как радиус действия механических систем намного больше, а сечения воздуховодов меньше, чем в естественных системах вентиляции той же пропускной способности, за счет более высокой скорости движения воздуха. Так, в воздуховодах естественных систем вентиляции скорость движения воздуха от 0,5 до 1,5 м/с, а в воздуховодах механических систем – от 4 до 13 м/с.

При работе вентиляции любого вида в помещении происходит смена воздуха. Отношение количества, поданного в помещение в течение 1 часа свежего воздуха или удаленного загрязненного воздуха к внутреннему вентилируемому объему помещения, называется кратность возду-

хообмена.

Помимо организованного воздухообмена, осуществляемого вентиляционными системами, воздух может проникать в помещения через неплотности окон, стен, дверей, ворот вследствие гравитационного давления и за счет ветрового напора. Таким же образом воздух может удаляться из помещения. Такой нерегулируемый воздухообмен называется неорганизованным.

Если в помещении нет вредных выделений, то приточные системы вентиляции выполняют таким образом, что часть воздуха они забирают снаружи, а часть – из помещения. Такое вторичное использование воздуха из помещения для приточных систем называется рециркуляцией, оно позволяет экономить теплоту зимой.

3.3. Устройство вентиляционных систем

Системы естественной вентиляции отличаются бесшумностью работы, отсутствием ка- ких-либо механизмов, простотой обслуживания. Действие естественной вентиляции обусловлено гравитационным давлением, возникающим вследствие разности плотностей наружного и внутреннего воздуха. Плотность воздуха в большей степени зависит от температуры. Так, при температуре 0 °С и обычном барометрическом давлении плотность воздуха 1,29 кг/м3, при температуре 16 °С – 1,22 кг/м3, а при температуре 100 °С – всего 0,95 кг/м3. В промышленных цехах воздух, как правило, имеет более высокую температуру, чем наружный воздух, и, следовательно,

62

меньшую плотность. При наличии открытых проемов в наружных ограждениях или вытяжных вентиляционных труб и шахт внутренний менее плотный воздух будет вытесняться наружным. Чем больше разность плотностей и чем больше расстояние между центром входного (нижнего) проема или низом шахты и центром вытяжного (верхнего) либо устьем шахты, тем выше гравитационное давление и интенсивнее действие естественной вентиляции (рис. 34).

Естественная вентиляция может быть бесканальной, если воздух проходит только через открытые проемы в наружных ограждениях (рис. 34, а), или канальной, когда воздух перемещается по вентиляционным каналам, воздуховодам и шахтам (рис. 34, б).

Рис. 34. Схемы организации естественного воздухообмена (аэрации): а – в однопролетном здании в холодный и теплый периоды; б – в трехпролетном разновысотном здании в теплый период года; в – в 2-х этажном здании с аэрационным проемом в перекрытии

Работа естественной вентиляции в значительной степени зависит от действия ветра. Ветер, набегая на здание, создает на наветренной стороне зону избыточного давления, а на заветренной – зону отрицательного давления. Это явление используется для усиления воздухообмена.

Управляемый естественный воздухообмен в промышленных зданиях называется аэрацией. Такие здания обычно оборудуются фонарями со створками, открываемыми вручную или специальными механизмами. Такими же открывающимися створками снабжены проемы в наружных стенах. Открывая их частично или полностью, можно регулировать воздухообмен.

Преимуществом аэрации является то, что воздухообмен создается без помощи вентиляторов, не расходуя электроэнергию. Однако аэрация обеспечивает только общеобменную вентиляцию и не предусматривает очистку приточного и вытяжного воздуха.

Системы механической вентиляции получили наибольшее распространение, так как они не подвержены влиянию внешних метеорологических условий, легко поддаются регулированию, обладают значительным радиусом действия.

Приточные системы механической вентиляции подают очищенный (с заданной температурой, а в некоторых случаях и влажностью) воздух в рабочую зону помещения для обеспечения требуемых санитарно-гигиенических условий пребывания людей и работы технологического оборудования. Вытяжные системы механической вентиляции удаляют загрязненный воздух, очищая его в случае необходимости перед выбросом в атмосферу.

63

Системы механической приточной вентиляции состоят из следующих основных элементов (рис. 35): воздухозаборного устройства 1, приточной камеры, а так же сети воздуховодов и воздухораспределителей 6. При неработающем вентиляторе клапан должен быть закрыт для защиты оборудования приточной камеры от попадания холодного воздуха, который может заморозить воду в трубах воздухонагревателей и вывести их из строя.

Рис. 35. Схема приточной вентиляционной системы: 1 – воздухозаборное устройство; 2 – фильтр; 3 – воздухонагреватель; 4 – воздуховоды; 5 – вентилятор; 6 – воздухораспределитель; 7 – воздушный клапан с ручным или электрическим приводом

Приточно-вытяжная камера (рис. 36) состоит из фильтров 1, утепленного клапана, калорифера для нагревания воздуха 3 и вентиляторов 4, 5 с электродвигателем. Вентиляторы соединены с металлическим конфузором и диффузором сети воздуховодов с помощью мягких вставок. Раму вентилятора устанавливают на виброизоляторах. Виброизоляторы и мягкие вставки уменьшают уровень шума от вентоборудования. Герметические двери предназначены для входа в вентиляционную камеру в целях обслуживания калориферов, фильтра, клапана в процессе эксплуатации. Приточные камеры можно устанавливать на фундаменте или площадке, или даже подвешивать к фермам покрытий помещений. Для этих камер не требуется ограждение из строительных конструкций.

На рис. 37 приведена схема компоновки приточной камеры типа 2ПК. Приточные камеры 2ПК рассчитаны на производительность по воздуху от 3500 до 150000 м3/ч. Допускается отклонение производительности камер в пределах 15 %.

Рис. 36. Приточно-вытяжная камера: 1 – воздушный фильтр; 2 – поверхностный теплоутилизатор; 3 – воздухоподогреватель; 4 – вытяжной вентилятор; 5 – приточный вентилятор

64

Круглые воздуховоды:

1)при одинаковой площади сечения создают меньшее аэродинамическое сопротивление, чем прямоугольные;

2)прочнее прямоугольных при одинаковой толщине стенки и одинаковой площади поперечного сечения;

3)требуют для изготовления на 18-20% меньше металла;

4)менее трудоемки в изготовлении.

Прямоугольные воздуховоды:

1)при открытой прокладке лучше вписываются в интерьер общественных зданий;

2)проще размещаются в объемах с ограниченной высотой.

Гибкие воздуховоды:

1)небольшой вес;

2)не нужны отводы, в результате чего воздуховод имеет меньше соединений, что упрощает монтаж.

Однако гибкие воздуховоды создают большое аэродинамическое сопротивление, которое может оказаться чрезмерным при протяженной сети, поэтому их часто применяют лишь в качестве присоединительных патрубков небольшой длины.

Металлопластиковые и полимерные возудховоды:

1)небольшой вес;

2)низкая шероховатость;

3)не требуют дополнительной теплоизоляции при пропуске нагретого и охлажденного

воздуха;

4)эстетичность (хороший внешний вид).

Наиболее распространенные в системах вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды обладают наибольшим пределом огнестойкости.

Рекомендуемый номенклатурный ряд воздуховодов приведен в СП 60.13330.2016 [10]: d = 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 400, 450, 500, 560 и т.д. до 10000 мм.

В зависимости от сечения воздуховодов рекомендуемая толщина металла (для стальных воздуховодов общего назначения) изменяется 0,5-1,0 мм.

Унифицированные детали вентиляционных сетей (отводы, переходы, крестовины, тройники и др.) наиболее распространенные в современных системах приведены в каталогах пред- приятий-изготовителей. В большинстве случаев за основы приняты унифицированные детали по ведомственным строительным нормам ВСН 353-86 [13].

Воздухораспределители (приточные насадки) предназначены для раздачи приточного воздуха. Приточный воздух может подаваться в рабочую зону.

Местные вытяжные системы вентиляции предназначены для забора вредных выделений у мест их образования с помощью укрытий или местных отсосов, транспортировки загрязненного воздуха, его очистки в фильтрах или пылегазоуловителях и выброса в атмосферу. Местные отсосы и укрытия имеют самую разнообразную конструкцию и форму: это зонты, вытяжные шкафы, полные укрытия, бортовые и кольцевые отсосы у ванн и шахтных печей, отсасывающие панели, воздухоприемники, кожухи и др.

Многие вредности, выделяющиеся при технологических процессах, активно воздействуют на местные отсосы, воздуховоды, вентиляторы, фильтры, вызывая их сильную коррозию, кроме того, они могут быть взрыво- и пожароопасными. В этих случаях воздуховоды и другие устройства, контактирующие с агрессивной средой, изготовляют из материалов, не подверженных интенсивной коррозии перемещаемой средой (коррозийно-стойких легированных сталей, алюминия, титана, металлопласта, полиэтилена и др.), либо применяют специальные покрытия стальных воздуховодов кислото- и щелочестойкими перхлорвиниловыми красителями, эмалями и ла-

68

ками. В таких системах устанавливают вентиляторы и другое оборудование в корозионностойком или искрозащищенном исполнении.

К местным вытяжным системам вентиляции относятся системы аспирации и пневматического транспорта. Аспирационные системы удаляют воздух вместе с взвешенными в нем частицами пыли от аспирируемых укрытий мест пылеобразования порошкообразных и зернистых материалов. В аспирируемых укрытиях поддерживается разрежение, чтобы частицы пыли не проникали в помещение через неплотности. Для очистки воздуха от взвешенных частиц в аспирационных системах используют циклоны, скрубберы, рукавные фильтры и другие пылеотделители.

Системы пневмотранспорта предназначены для транспортировки сыпучих материалов и различных отходов производства (древесных стружек, опилок и прочее), которые перемещаются по воздуховодам вместе с потоком воздуха, чтобы транспортируемый материал не осаждался внутри воздуховодов, должна поддерживаться определенная скорость движения воздуха, зависящая от плотности материала и размеров его частиц. Чем тяжелее материал и больше размеры частиц, тем выше должна быть скорость для их транспортировки (таблица 14).

Таблица 14

Скорость движения воздуха в воздуховодах, предназначенных для пневматического транспорта материалов

Всистемах аспирации и пневмотранспорта применяют более плотные и прочные воздуховоды, чем в обычных системах, чаще сварные из металла толщиной от 1,4 до 2 мм. Пылевые вентиляторы для этих систем сконструированы таким образом, чтобы противостоять абразивному и ударному воздействию транспортируемой среды.

3.4.Вентиляция жилых зданий

3.4.1.Вентиляция с естественным побуждением

Вжилых зданиях в основном проектируют системы естественной вентиляции. В квартирах воздухообмен осуществляется следующим образом: приток свежего воздуха (неорганизованный) – через неплотности в оконных рамах, открывающиеся фрамуги и форточки, через установленные в стенах, оконных рамах или коробках специальные клапаны (в том числе в шумозащитном исполнении). Такой воздухообмен происходит за счет гравитационного давления вследствие разности температур наружного и внутреннего воздуха, а также под воздействием ветра.

Приточный воздух поступает в жилые комнаты и кухню, а через щели между полом и нижней частью дверей (высота щели должны быть 5 см) – в ванную комнату и туалет, нагревается и загрязняется продуктами жизнедеятельности людей. Затем отработанный воздух удаляется из квартиры через вытяжные решетки под потолком помещений, установленные в вентиляционных блоках, каналах или воздуховодах.

Для удаления воздуха проектируются сборные вертикальные каналы с подключаемыми к ним индивидуальными каналами-спутниками, в которых устанавливаются вытяжные решетки. Для двух последних этажей, на которых естественная вытяжка через сборный вытяжной канал наименее эффективна, так как располагаемое давление мало вследствие небольшой высоты верх-

69