-
Механическая вентиляция
Механической вентиляцией называется комплекс взаимосвязанных устройств и процессов, предназначенных для создания организованного воздухообмена с целью обеспечения нормальных метеорологических условий, а также необходимую чистоту воздуха в рабочей зоне производственных помещений при возможности выделения в их атмосферу вредных веществ.
При механической вентиляции перемещение воздуха осуществляется за счет применения специальных устройств – вентиляторов и в некоторых случаях эжекторов. Агрегат, оборудованный отдельным вентилятором для подачи или удаления воздуха, а также электрическим приводом, называют вентиляционной установкой, а группу вентиляционных установок, обслуживающих цех или производственный участок, – вентиляционной системой.
Вентиляционные системы в зависимости от направления воздушного потока подразделяют на приточные, вытяжные и комбинированные. Первые нагнетают чистый воздух в помещениях, вторые удаляют загрязненный воздух в атмосферу, комбинированные – это приточно-вытяжные вентиляционные системы.
Система приточной вентиляции состоит из воздухозаборного устройства, расположенного в месте, где содержание вредностей минимально, воздухоотводов, по которым воздух поступает в производственное помещение; фильтров для очистки воздуха от пыли; калориферов для подогрева приточного воздуха; центробежного вентилятора и устройств для раздачи приточного воздуха по производственному помещению.
Воздух подается в рабочую зону на уровне человеческого роста (до 2 м), при этом скорость его истечения из приточных отверстий должна быть ограничена допускаемым уровнем шума для данного производства или помещения и скоростью воздуха на рабочем месте.
Приточные установки, обслуживающие помещения с производствами различных категорий пожароопасности, иногда допускается устанавливать в одной вентиляционной камере при обязательном устройстве и воздухоотводах, обслуживающих взрывоопасные помещения, самозакрывающихся обратных клапанов, срабатывающих при прекращении работы вентилятора. Обратные клапаны должны быть установлены в пределах камеры на подающем участке воздуховода.
В систему вытяжной вентиляции входят: устройство для забора загрязненного воздуха, воздухоотвод, вентилятор и средства очистки воздуха перед выбросом в атмосферу.
В тех случаях, когда в производственных помещениях имеется только вытяжная вентиляционная система, наружный воздух проникает в помещение неорганизованным путем через окна, щели, открытые двери. В теплое время года неорганизованное поступление воздуха в производственные помещения при наличии вытяжной вентиляции, как правило, допустимо. Однако при низкой температуре наружного воздуха неорганизованное поступление чистого воздуха может вызвать резкие колебания температуры на рабочих местах, сквозняки и т.п. По этой причине для производственных помещений эффективной является приточно-вытяжная вентиляция.
Приточно-вытяжная вентиляция. В этой системе воздух подается в помещение приточной вентиляцией, а удаляется – вытяжной вентиляцией, работающими одновременно.
Место расположения приточных и вытяжных воздухоотводов, отверстий и насадков, а также количество подаваемого и вытягиваемого воздуха выбирают с учетом требований, которые изложены ниже.
В холодное время года в целях экономии тепла применяется рециркуляция воздуха в системах приточно-вытяжной вентиляции.
При рециркуляции часть воздуха, удаляемого из помещений, после соответствующей очистки от вредных примесей снова направляется в помещение.
Для рециркуляции допускается использовать воздух помещений, в которых отсутствует выделение вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности и концентрация этих веществ в подаваемом воздухе не превышает 30% ПДК.
В нерабочее время приточная система может работать на рециркуляции, если в помещениях нет остаточных выделений вредных веществ 1-ого и 2-ого классов опасности.
Применение рециркуляции не допускается, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, имеются резко выраженные неприятные запахи и выделяются вещества 1-ого и 2-ого классов опасности.
Рециркуляцию воздуха нельзя применять в тех случаях, когда количество вредных веществ, находящихся в технологическом оборудовании, таково, что при одновременном выделении их в воздух помещения концентрации в нем превысят предельно допустимые, установленные для рабочей зоны.
Преимуществом механической приточно-вытяжной вентиляции является то, что она распределяет в любые точки цеха или помещения приточный воздух, одновременно удаляет загрязненный воздух от места его образования (машин, аппаратов), подвергает любой обработке приточный и удаляемый воздух (нагревает, охлаждает, увлажняет, осушает, очищает от пыли) постоянно в любое время года и независимо от наружных условий.
По характеру охвата помещения воздухообменом различают общеобменную, местную и смешанную системы вентиляции.
Общеобменная вентиляция предназначена для разбавления свежим воздухом выделяющихся в помещении вредных веществ (газов, паров, пыли) до предельно допустимых в рабочей зоне концентраций, а при избыточных тепловыделениях – для снижения температуры воздуха в той же рабочей зоне до требуемых значений. Общеобменная приточная вентиляция часто выполняет также функции воздушного отопления. Обменную вентиляцию наиболее часто применяют в случаях, когда вредные вещества, теплота, влага выделяются равномерно по всему помещению. При такой вентиляции обеспечивается поддержание необходимых параметров воздушной среды во всем объеме помещения.
Местной может быть приточная и вытяжная вентиляция. Местная приточная вентиляция в виде, например, воздушных душей и завес, обеспечивает заданные параметры воздушной среды в определенной части помещения, а местная вытяжная – служит для улавливания вредных веществ непосредственно в зоне их выделения (зонты, укрытия, щели, бортовые отсосы и т.п.).
В производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух рабочей зоны больших количеств вредных паров и газов наряду с рабочей предусматривают устройство аварийной вентиляции.
На производстве часто устраивают смешанную вентиляцию, то есть сочетают общеобменную с местной, общеобменную с аварийной и т.п.
Для подачи или удаления воздуха из производственного помещения применяются воздуходувные машины, называемые вентиляторами. По принципу работы различают осевые, радиальные, диаметральные и диагональные вентиляторы, однако наиболее широко применяются радиальные и осевые вентиляторы.
Радиальный (центробежный) вентилятор состоит из трех основных элементов: лопаточного радиального колеса (иногда называемого турбиной, ротором), которое размещено в спиральном корпусе (также именуемого кожухом или улиткой), при этом колесо соединено с корпусом с помощью вала и подшипников.
При вращении колеса воздух, поступающий через входное отверстие в корпусе, попадает в каналы между лопатками колеса, под действием возникающей центробежной силы он перемещается по этим каналам, собирается спиральным корпусом и направляется в его выпускное отверстие.
Осевой вентилятор представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе лопаточное колесо, при вращении которого поступающий в вентилятор воздух под действием лопаток перемещается в осевом направлении. Это наиболее простая конструкция осевого вентилятора, состоящего только из лопаточного колеса и кожуха. Широко применяются более сложные вентиляторы, снабженные направляющими и спрямляющими аппаратами. Такие вентиляторы удобно регулировать в широких пределах путем изменения угла поворота или числа лопаток рабочего класса.
Наконец, преимущество осевых вентиляторов состоит в том, что они реверсивны, т.е. при изменении направления вращения рабочего колеса изменяется направление потока, что невозможно в радиальных вентиляторах.
Но поскольку при действии осевых вентиляторов не используются центробежные силы, при прочих равных условиях они создают гораздо меньше давления. Для повышения его приходится усложнять конструкцию добавлением числа ступеней или значительным увеличением частоты вращения рабочих колес, что увеличивает шум и силовые напряжения.
Осевые вентиляторы целесообразно использовать при больших производительностях и малых давлениях (больших критериях быстроходности), например для проветривания тоннелей или в системах рудничной вентиляции, где немаловажное значение имеет возможность простого и быстрого реверсирования, т.е. изменения направления движения потока. В сложных же системах промышленной вентиляции, кондиционирования, аспирации, в тягодутьевых вентиляторных установках, где требуются значительно большие давления, обычно используют радиальные вентиляторы.