Л 19 Вентиляция ПрПом 2013
.pdfГ.Ф. Несоленов. Лекция 19. Вентиляция производственных помещений
– основа обеспечения качества воздушной производственной среды
ЛЕКЦИЯ 19. ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ – ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОЗДУШНОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ
Опорные темы: |
|
|
1 |
ПОДДЕРЖАНИЕ КАЧЕСТВА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ ВЕНТИЛЯЦИОННЫМИ |
|
СИСТЕМАМИ.......................................................................................................................................... |
2 |
|
2 |
ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ............................................................................ |
4 |
|
2.1 Естественная вентиляция .................................................................................................. |
5 |
|
2.1.1 Расчёт естественной вентиляции ............................................................................... |
7 |
|
2.1.2 Расчёт аэрации............................................................................................................ |
7 |
|
2.1.3 Расчёт естественной вытяжки вытяжного шкафа....................................................... |
9 |
|
2.2 Механическая вентиляция .............................................................................................. |
10 |
|
2.2.1. Расчёт необходимого воздухообмена .................................................................... |
11 |
2.3 Системы механической вентиляции ................................................................................... |
16 |
|
3 |
ОЧИСТКА С ПОМОЩЬЮ ОТСОСОВ ......................................................................................... |
20 |
Глоссарий:
АЭРАЦИЯ – организованный естественный воздухообмен воздуха в производственном помещении в заранее заданных или рассчитанных объѐмах и регулируемый в соответствии с внешними метеорологическими условиями.
ВЕНТИЛЯЦИЯ – комплекс взаимосвязанных устройств и процессов для создания требуемого воздухообмена в производственных помещениях.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ – воздействие, которое в той или иной форме разрушает производственную или естественную среду.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ – привнесение в воздух или образование в нѐм физических агентов, химических веществ или организмов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям.
КАЧЕСТВО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ – состояние воздушной производственной среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью.
КРАТНОСТЬ ВОЗДУХООБМЕНА – число раз сменяемости воздуха производственного помещения в единицу времени, характеризующееся отношением объѐма приточного воздуха к объѐму помещения с целью обеспечения нормируемого значения воздушной производственной среды.
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
– основа обеспечения качества воздушной производственной среды
1 ПОДДЕРЖАНИЕ КАЧЕСТВА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ ВЕНТИЛЯЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ
Любой технологический процесс сопровождается, как правило, выделением в воздух производственных помещений различных загрязнений в виде пара, пыли, тепла, аэрозолей, дымов и др. В этом случае загрязнение можно рассматривать как воздействие, которое в той или иной форме разрушает качество воздушной производственной среды.
Под загрязнением воздушной производственной среды понимается возможность привнесения в воздух или образование в нѐм физических агентов, химических веществ или организмов, неблагоприятно воздействующих на качество воздушной производственной среды или наносящих урон материальным ценностям.
Качество воздушной производственной среды рассматривается в виде состояния этой среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью.
С целью снижения влияния загрязняющих веществ на воздушную производственную среду и предупреждения заболеваний работающих на производстве предусматривают следующие мероприятия:
Организационные.
Санитарно-гигиенические.
Технико-технологические.
Организационные мероприятия включают в себя:
обучение работников правилам выполнения функциональных обязанностей и безопасным приѐмам труда на основании свойств антиципации человека и с учѐтом динамики его работоспособности;
профотбор и медицинский контроль для работы в производственной среде, характеризующейся определѐнными параметрами и обладающей требуемыми качествами;
правильная классификация источников загрязнения производственной среды по факторам риска;
инструктирование безопасным приѐмам работы и ведения операций, исключающих загрязнение производственной среды, изменяющее еѐ качество;
медицинский контроль состояния здоровья работающих;
поверка технических и измерительных средств и систем и др.
Санитарно-гигиенические мероприятия направлены:
на правильное определение санитарно-гигиенических условий на рабочем месте (РАБОЧЕЕ МЕСТО) (загрязненность, температурный и
2
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
– основа обеспечения качества воздушной производственной среды
тепловой режим, влагосодержание, скорость движения воздуха через рабочее место и др.);
санитарно-гигиеническое содержание производственных помещений в соответствии с санитарно-гигиенической характеристикой ведения технологического процесса;
рационализацию технологического процесса по вредным выбросам и различным выделениям загрязняющих веществ в воздушную среду производственных помещений (снижение концентраций вредных выбросов и выделений до предельно допустимых концентраций).
Технико-технологические мероприятия состоят:
из герметизации оборудования, исключающей попадание в воздух производственных помещений вредных выделений и выбросов;
улавливания и нейтрализации имеющихся по технологическому регламенту выбросов:
устройства вентиляционных систем и отсосов от источников загрязнения рабочего места;
из применения кондиционеров;
из уничтожения или нейтрализации неприятных запахов.
3
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
– основа обеспечения качества воздушной производственной среды
2 ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ
Вентиляцией называется комплекс взаимосвязанных устройств и процессов для создания требуемого воздухообмена в производственных помещениях.
Вентиляция рассматривается как одно из главных условий снижения загрязненности воздуха рабочего места и производственной среды. Она относится к системе коллективной защиты работающих людей на промышленных предприятиях.
Вентиляция способствует улучшению условий труда на рабочем месте за счѐт снижения концентрации вредных веществ, выделяемых в результате ведения технологического процесса. Кроме того, вентиляционные системы снижают опасность возникновения пожаров и взрывов на производстве, так как не позволяют скапливаться вредным веществам, опасным во взрывопожарном отношении, в объѐме производственного помещения.
Вентиляция предназначена:
для создания эффективного воздухообмена в производственных помещениях;
удаления загрязнѐнного воздуха от рабочего места (местные отсосы);
поступления чистого воздуха (приточная вентиляция) и разбавления загрязнѐнного воздуха до предельно допустимых концентраций (ПДК) (приточная вентиляция, аэрация);
быстрого удаления за пределы помещения загрязнѐнного воздуха, концентрация которого достигла значений, опасных по условиям возгорания, взрыва или отравления работающих при авариях или повреждениях технологического оборудования (аварийная вентиляция);
подачи тѐплого воздуха в тамбуры, с целью предотвращения поступления холодного воздуха в производственное помещение;
разбавления воздуха, содержащего различные посторонние твѐрдые или жидкие примеси (пыль, дым, туман, газы, пары, бактерии);
поддержания в нормативных пределах содержания основных газов, составляющих собственно воздух производственного помещения;
обеспечения метеорологических параметров производственной среды: температуры, подвижности (скорость движения), теплового комфорта.
Для того чтобы вентиляция выполняла свои основные функции необходимо правильно подобрать вентилятор и установить вентиляционную систему в производственном помещении.
Выбор вентиляции зависит:
от особенности технологического процесса;
типа производственного здания;
4
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
–основа обеспечения качества воздушной производственной среды
характера производства по вредным выделениям в производственную среду;
характеристики производственной среды в аварийных условиях и чрезвычайных ситуациях;
способа подвода и удаления воздуха;
методов и способов очистки воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него.
Требования к созданию и поддержанию качества воздушной среды в производственных помещениях предусматривают применение приточной, вытяжной или смешанной (комбинированной) вентиляции, а в случаях резкого и значительного загрязнения – аварийной вентиляции.
В зависимости от особенностей промышленных объектов и производственных помещений вентиляция рассчитывается на весь объѐм (общеобменная) и на отдельные узлы (рабочие места) помещения (местная). Выбор вентиляции по еѐ эффективности обеспечивается за счѐт выполнения следующих требований:
Обеспечение условий превышения объѐма приточного воздуха над объѐмом удаляемого воздуха на (10-15) %.
Правильное размещение приточных и вытяжных каналов по всему помещению, обеспечивающих эффективное перемешивание воздуха производственного помещения и не допускающих перемещение загрязнѐнного воздуха через незагрязнѐнные рабочие места.
Невозможность перегрева и переохлаждения работающих людей перемещающимися воздушными потоками.
Отсутствие других опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) (вибрации, шума, попадание в вентиляционные системы осадков (дождя, снега, града)).
Выполнение условий пожаровзрывобезопасности.
Простота монтажа вентиляционных систем.
Надѐжность, экологичность и экономичность при эксплуатации.
Лѐгкость в обслуживании при эксплуатации и ремонте.
Вентиляция подразделяется на естественную и механическую вентиляцию.
2.1 Естественная вентиляция
Естественная вентиляция, как правило, организуется в помещениях, в которых производственная среда мало загрязняется и предназначена для проветривания помещений в основном в тѐплый период года, а также в цехах со значительными тепловыделениями и в производственных помещений большого объѐма. Естественный воздухообмен осуществляется через
5
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
– основа обеспечения качества воздушной производственной среды
открытые окна и световые фонари за счѐт теплового и ветрового напора (рис.
2.1).
H2
F2
+
Уровень равных давлений
-
F1
H1
Рис. 2.1. Схема организации естественного воздухообмена (аэрации) здания
Тепловое давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образуется в результате разности температуры наружного и внутреннего воздуха и регулируется величиной площади фрамуг в зависимости от их открытия.
Разность этих давлений на одном и том же уровне называется избыточным внутренним давлением pизб. Оно может быть как положительным, так и отрицательным.
При отрицательном значении ризв. (превышении наружного давления над внутренним) воздух поступает внутрь помещения, а при положительном значении pизб. (превышении внутреннего давления над наружным) воздух выходит из помещения. При pизб. = 0 движение воздуха через отверстия в наружном ограждении отсутствует.
Нейтральная зона в помещении (где ризб. = 0) может быть только в результате одних теплоизбытков; при ветре с теплоизбытками она резко смещается вверх и исчезает.
Расстояния нейтральной зоны от середины вытяжного и приточного отверстия обратно пропорциональны квадратам площадей этих отверстий. При F1 = F2 h1 = h2 = h / 2, где F1, F2 – площади, соответственно, входных и выпускных отверстий, м2; h1, h2 – высоты расположения уровня равных давлений, соответственно, от входного до выпускного отверстий, м.
К преимуществам естественной вентиляции можно отнести:
6
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
–основа обеспечения качества воздушной производственной среды
нормальный состав и состояние воздушной среды обеспечивается без специальных устройств;
создание огромных воздухообменов без затрат на устройство механической вентиляции;
не требуется монтажа дополнительного оборудования и расхода электроэнергии (сохранение окружающей среды.
2.1.1 Расчёт естественной вентиляции
По распределению теплового потока в здании можно определить величину гравитационной составляющей теплового напора:
Hгр H1 H2;
H1 h1 (ρн ρср. п ); |
H2 h2 (ρн ρср. п ), |
где н и ср. п – плотность наружного воздуха и среднее значение плотности воздуха в помещении соответственно. Среднее значение плотности воздуха в помещении рассчитывается по средней температуре воздуха помещения:
tср. п tРЗ t уд , 2
где tРЗ и tуд – температура рабочей зоны и удаляемого из неѐ воздуха, C.
Ветровой напор рассчитывается по уравнению:
|
v2 |
ρ |
н |
|
H α |
в |
|
, |
|
2g |
|
|||
|
|
|
где – аэродинамический коэффициент; для наветренной стороны здания принимает значения 0,70-0,85, для подветренной – (минус 0,30-0,45);
Vв – скорость ветра, м / с,
н – плотность наружного воздуха; рассчитывается для соответствующей температуры и атмосферного давления.
2.1.2 Расчёт аэрации
Аэрация представляет собой организованный естественный воздухообмен воздуха в производственном помещении в заранее заданных или рассчитанных объѐмах и регулируемый в соответствии с внешними метеорологическими условиями.
7
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
– основа обеспечения качества воздушной производственной среды
Аэрация, как правило, осуществляется в цехах, в которых в результате ведения технологического процесса выделяется большое количество тепла.
Расчѐт аэрации сводится к следующему:
1.Задаются площадью проходного сечения верхней фрамуги Fфр. или бокового оконного проѐма Fпр..
2.Зная потребный воздухообмен L по тепловыделениям, определяют скорость через выбранное сечение по уравнению, например, для фрамуги:
Vфр |
L |
, |
|
α Fфр |
|||
|
|
где – коэффициент расхода, зависящий от угла раскрытия фрамуги; значения этого коэффициента лежат в диапазоне 0,15-0,65.
3. Рассчитывают тепловые потери в фрамуге:
Вначале находится величина гравитационного напора. Для его определения принимается ср. п по температуре, рассчитанной по выражению:
t уд tн (10-15), C,
где tн – температура вне помещения, С.
5. Определяется избыточный тепловой напор в оконном проѐме:
|
Hн.пр Hгр H |
фр |
. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6. Рассчитывают потребную площадь раскрытия нижнего проѐма, |
||||||||||||
необходимую для организации аэрации: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fн. пр |
L |
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
α V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
H |
н. пр |
2g |
|
|
|||||||
|
н. пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρср. п |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ориентировочное количество воздуха, выходящего из помещения через 1 м2 площади отверстия, с учѐтом только теплового давления и при условии равенства площадей оконных проѐмов и фонарей и коэффициенте расхода = 0,6 можно определить по упрощенной зависимости:
8
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
– основа обеспечения качества воздушной производственной среды
L 420 H t,
где L – количество воздуха, м3 / ч;
H – расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м;t – разность температур: средней (по высоте) и наружной, C.
Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наветренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных сторонах разрежение.
Ветровое давление на поверхности ограждения находят по выражению:
pв αв V ρ , 2
где – аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на рассматриваемом участке ограждения или кровли.
К недостаткам аэрации следует отнести:
невозможность очистки как приточного, так и удаляемого из помещения воздуха;
в тѐплый период года, особенно в летнее время эффективность аэрации сильно зависит от температуры наружного воздуха, так как еѐ значения приближаются к значениям температуры воздуха в производственном помещении и особенно сильно это проявляется при скорости ветра, близкой к нулю (ветер отсутствует);
эффективность аэрации сильно зависит от расположения фрамуг и оконных проѐмов здания по отношению к распределению ветрового давления;
возможность образование «застойных» (трудно проветриваемых) зон, создающих тот или иной вид опасности, в том числе и увеличение вероятности образования взрывов в случае наличия статического электричества.
2.1.3Расчёт естественной вытяжки вытяжного шкафа
Для удаления из шкафа избытков тепла или вредных примесей естественным путѐм необходимо наличие подъѐмной силы, которая возникает, когда температура воздуха в шкафу превышает температуру воздуха в помещении. Удаляемый воздух должен иметь достаточный запас энергии для преодоления аэродинамического сопротивления на пути от входа в шкаф до места выброса в атмосферу.
9
Г.Ф. Несоленов. Лекция 20. Вентиляция производственных помещений
– основа обеспечения качества воздушной производственной среды
Объѐмный расход воздуха, удаляемого из вытяжного шкафа при естественной вытяжке (рис. 2.2), (м3 / ч) определяется:
L 114 3 h Q F2 ,
где h – высота открытого проѐма шкафа, м;
Q – количество тепла, выделяемого в шкафу, ккал / ч;
F– площадь открытого (рабочего) проѐма шкафа, м2.
Необходимая высота вытяжной трубы рассчитывается:
H |
|
|
ζ |
|
|
|
, м, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,82 |
d |
4 |
|
0,02 |
||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
F2 h |
d |
|||||||
|
|
|
где – сумма всех сопротивлений прямой трубы на пути движения воздуха; d – диаметр прямой трубы, м (предварительно задаѐтся).
Рис 2.2. Схема вытяжного шкафа с естественной вытяжкой
2.2 Механическая вентиляция
Как правило, в производственных зданиях применяется вентиляция с механическим побуждением воздуха, которое достигается при помощи центробежных и осевых компрессоров (вентиляторов). Она обеспечивает поступление в помещение наружного воздуха, ре-циркуляционным методом или их смесью.
Преимуществами механической вентиляции является всѐ то, что негативно характеризует естественную вентиляцию, в том числе, и аэрацию.
Для устранения дополнительных факторов опасности в виде вибрации и шума, вентиляторы механической вентиляции, как правило, размещают за
10