При проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха предусматривают технические решения, обеспечивающие нормируемые параметры воздушной среды. Конкретные требования к воздушной среде для объектов различного назначения излагаются в строительных нормах и правилах.

Классификация систем вентиляции.

Нормативной классификации СВ не существует, но на практике и в технической литературе сложились определенные терминология и классификация, которой мы будем придерживаться.

1. В зависимости от способа, вызывающего движение воздуха, системы вентиляции подразделяются на естественные и исксственные.

2. По назначению – на приточные, вытяжные и смешанные.

3. По зоне обслуживания – на общеобменные и местные.

4. По конструктивному исполнению – на канальные и бесканальные.

Воздухообмен при естественной вентиляции (аэрация) происходит за счет разности плотностей внутреннего и наружного воздуха или разности температур атмосферного воздуха и воздуха в помещении.

В помещениях с большими тепловыделениями воздух всегда теплее наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в помещение, вытесняет из него менее плотный воздух. Вследствии этого в помещении возникает циркуляция воздуха, аналогичная той, которую искусственно создают вентилятором.

В системах с естественной вентиляцией, в которых перемещение воздуха создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через дефлектор должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков не должна превышать 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах – 1 м/с.

Аэрацию применяют в цехах, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30 % от предельно допустимой в рабочей зоне. Если требуется предварительная обработка приточного воздуха, аэрацию не используют.

Иногда для организации потока воздуха в помещении используется явление ветрового давления, которое заключается в том, что на стороне здания, обращенной к ветру, образуется повышенное давление, а на противоположной – разрежение.

Системы с естественной вентиляцией просты, не требуют сложного дорогостоящего оборудования и эксплуатационных затрат. Однако зависимость эффективности этих систем от внешних факторов (температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции. Поэтому применяют системы с механическим побуждением.

В системах с механическим побуждением используется оборудование (вентиляторы), позволяющие перемещать воздух на нужные расстояния. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки: очистке, нагреванию, охлаждению, увлажнению, осушке. Вентиляцию с механическим побуждением можно разделить на местную и общеобменную.

Местной вентиляцией называется такая, которая обеспечивает подачу воздуха на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

Местная вентиляция обеспечивает воздухообмен только в рабочей зоне, а общеобменная – во всем помещении.

К местной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижать в их зоне температуру воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся тепловому облучению.

К местной приточной вентиляции относятся воздушные оазисы – участки помещений, отгороженные от остального помещения перегородками высотой 2-2,5 м, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой. Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, входов, печей и пр.), которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потоков воздуха. Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при наличии вредных выделений (газов, влаги, тепла и пр.) обычно применяют смешанную систему вентиляции: общую – для устранения вредных выделений во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и приток) – для обслуживания рабочих мест.

Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места вредных выделений в помещении локализованы и нельзя допускать их распространения по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и тепла. Для удаления вредных выделений применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зонты, ботовые отсосы и пр.).

Вредные выделения необходимо удалять от места образования в направлении их естественного движения: горячие газы и пары следует удалять вверх, а холодные тяжелые газы и пыль – вниз. При устройстве местной вытяжной вентиляции для улавливания пылевыделений удаляемый из помещения воздух перед выбросом в атмосферу должен быть очищен с помощью фильтров. Если местной вентиляцией не удается обеспечить санитарно-гигиенические или технологические требования, применяют общеобменные системы вентиляции.

Общеобменные вытяжные системы равномерно удаляют воздух из всего помещения, а общеобменныеприточные – подают воздух и распределяют по всему объему вентилируемого помещения. При одновременной работе приточной и вытяжной вентиляции они должны быть сбалансированы по расходу воздуха.

Если воздух, подаваемый в помещение, образуется путем смешивания наружного воздуха и воздуха, забираемого из помещения, то такая система называется приточно-рециркуляционной.

Системы вентиляции, подающие и удаляющие воздух по каналам или воздуховодам, называют канальными, а не имеющие каналов – бесканальными.

Система, предназначенная для удаления пыли, которая образуется при технологических процессах, называется аспирационной.

Аспирационные системы подразделяются на:

• индивидуальные, когда каждое рабочее место имеет отдельную вытяжную установку;

• центральные, когда одна установка обслуживает группу рабочих мест.

Для перемещения легковесных материалов (древесная стружка, отходы текстильных материалов, хлопок и др.) создают вентиляционные системы, называемые пневмотранспортом.

Естественная вентиляция

Воздухообмен в производственных помещениях осуществляется с помощью естественной вентиляции или механических вентиляционных установок.

Организованный воздухообмен при естественной вентиляции (аэрации) обеспечивается вследствие разности температур (плотности) воздуха, а также в результате действия ветрового напора.

Под действием тепла, выделяемого машинами и механизмами, нагретым углем (при сушке), людьми, а также нагретыми поверхностями повышается температура воздуха в производственных помкщениях и становится выше температуры наружного воздуха.

Нагретый воздух в производственных помещениях поднимается кверху и через отверстия в перекрытиях (крыше) выходит наружу.

Холодный наружный воздух поступает в помещение через открытые проемы в нижней или средних зонах. В результате создается естественный воздухообмен, называемый тепловым напором.

Значение теплового напора определяется по формуле

Н _m = h (ρ_н – ρ_в ) g , Н/м² , (1)

где h – высота между центрами вытяжных и приточных отверстий, м; ρ_н и ρ_в – плотность наружного и внутреннего водуха, кг/м³; g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²_.

Естественная вентиляция может быть неорганизованной и организованной. При неорганизованной вентиляции неизвестные объемы воздуха поступают и удаляются из помещения, а сам воздухообмен зависит от случайных факторов (направления и силы ветра, температуры внешнего и внутреннего воздуха). Неорганизованная естественная вентиляция включает инфильтрацию – просачивание воздуха через неплотности в окнах, дверях, перекрытиях и проветривание, которое осуществляется при открывании окон и форточек.

Организованная естественная вентиляция называется аэрацией. Для аэрации в стенах здания делают отверстия для поступления внешнего воздуха, а на крыше или в верхней части здания устанавливают специальные устройства (фонари) для удаления отработанного воздуха. Для регулирования поступления и удаления воздуха предусмотрены перекрытия на необходимую величину аэрационных отверстий и фонарей. Это особенно важно в холодное время года.

Искусственная вентиляция.

Искусственная (механическая) вентиляция, в отличие от естественной, дает возможность очищать воздух перед его выбросом в атмосферу, улавливать вредные вещества непосредственно возле мест их образования, обрабатывать притекаемый воздух (очищать, подогревать, увлажнять), более целенаправленно подавать воздух в рабочую зону. Кроме того, механическая вентиляция дает возможность организовать забор воздуха в наиболее чистой зоне территории предприятия и даже за ее пределами.

Обще-обменная искусственная вентиляция.

Обще-обменная вентиляция обеспечивает создание необходимого микроклимата и чистоты воздушной среды во всем объеме рабочего помещения. Она применяется для удаления избыточного тепла при отсутствии токсичных выделений, а также в случаях, если характер технологического процесса и особенности производственного оборудования исключают возможность использования местной вытяжной вентиляции.

Различают четыре основных схемы организации воздухообмена при обще-обменной вентиляции: сверху вниз, сверху вверх, снизу вверх, снизу вниз.

Схемы сверху вниз и сверху вверх целесообразно применять в случае, если приточный воздух в холодный период года имеет температуру ниже температуры в помещении. Приточный воздух, прежде чем достичь рабочей зоны, нагревается за счет воздуха в помещении. Другие две схемы рекомендуется использовать в тех случаях, когда приточный воздух в холодный период года нагревается, и его температура выше температуры внутреннего воздуха в помещении.

Если в производственных помещениях выделяются газы и пары с плотностью, которая превышает плотность воздуха (например, пары кислот, бензина, керосина), то обще-обменная вентиляция должна обеспечить до 60% воздуха из нижней зоны помещения и 40% – из верхней.

Если плотность газов меньше плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха осуществляется в верхней зоне.

Приточная вентиляция. Схема приточной механической вентиляции, включает: воздухосборник; фильтр для очищения воздуха; воздухонагреватель (калорифер); вентилятор; сеть воздуховодов и приточные патрубки с насадками. Если нет, необходимости подогревать приточный воздух, то его пропускают непосредственно в производственные помещения через обводный канал.

Схема приточной вентиляции

Воздухозаборные устройства необходимо располагать в местах, где воздух не загрязняется пылью и газами. Они должны находиться не ниже 2 м от уровня земли, а от выбросных каналов вытяжной вентиляции по вертикали –ниже 6 м и по горизонтали – не более 25 м.

Приточный воздух подается в помещения, как правило, рассеянным потоком для чего используются специальные насадки.

Вытяжная и приточно-вытяжная вентиляция. Вытяжная вентиляция состоит из очистительного устройства, вентилятора, центрального и отсасывающих воздуховодов.

Воздух после очищения необходимо выбрасывать на высоте не менее чем 1 м над гребнем крыши. Запрещается делать выкидные отверстия непосредственно в окнах.

В условиях промышленного производства наиболее распространена приточно-вытяжная система вентиляции с общим притоком воздуха в рабочую зону и местной вытяжкой вредных веществ непосредственно из мест образования.

В производственных помещениях, где выделяется значительное количество вредных газов, паров и пыли вытяжка должна быть на 10% больше чем притока, чтобы вредные вещества не вытеснялись в смежные помещения с меньшей вредностью.

В системе приточно-вытяжной вентиляции возможно использование не только внешнего воздуха, но и воздух самих помещений после его очищения. Такое повторное использование воздуха помещений называется рециркуляцией и осуществляется в холодный период года для экономии тепла, израсходованного на подогревание приточного воздуха. Однако возможность рециркуляции обуславливается целым рядом санитарно-гигиенических и противопожарных требований.

Местная вентиляция.

Местная вентиляция может быть приточной и вытяжной.

Местная приточная вентиляция, при которой осуществляется концентрированное представление приточного воздуха заданных параметров (температуры, влажности, скорости движения), выполняется в виде воздушных душей, воздушных и воздушно-тепловых завес.

Воздушные души используются, для предотвращения перегревания рабочих в горячих цехах, а также для образования так называемых воздушных оазисов (участков производственной зоны, которые резко отличаются своими физико-химическими характеристиками от остальных помещений).

Воздушные и воздухо-тепловые завесы предназначены для предотвращения поступления в помещения значительных масс холодного наружного воздуха и необходимости частого открывания дверей или ворот. Воздушная завеса генерируется струей воздуха, которая подается из узкой длинной щели, Д под некоторым углом навстречу потоку холодного воздуха. Канал со щелью размещают сбоку или сверху ворот (двери).

Местная вытяжная вентиляция осуществляется с помощью местных вытяжных зонтов, всасывающих панелей, вытяжных шкафов, бортовых насосов.

Конструкция местной вытяжной вентиляции должна обеспечивать максимальное улавливание вредных веществ при минимальном количестве удаляемого воздуха. Кроме того, она не должна быть громоздкой и мешать обслуживающему персоналу работать и присматривать за технологическим процессом.

Основными факторами при выборе типа местной вытяжной вентиляции являются характеристики вредных факторов (температура, плотность газов и паров, токсичность), положение рабочего при выполнении работы, особенности технологического процесса и оборудования.

В случаях, если источник производственных помещений можно поместить внутри просторного, ограниченного стенками, местную вытяжную вентиляцию устраивают в виде вытяжных шкафов, кожухов, ветровых насосов. Если по условиям технологии или обслуживания источник происшествий нельзя изолировать, тогда устанавливают вытяжной зонт или всасывательную панель. При этом поток воздуха, который удаляется, не должен проходить через зону дыхания рабочего

Частным случаем местной вытяжной вентиляции являются бортовые насосы, которыми оборудуют ванны (гальванические, травильные) или другие емкости с токсичными жидкостями, поскольку необходимость использовать при их загрузке подъемно-транспортного оборудования делает невозможное использование вытяжных зонтов и всасывательных панелей. При ширине ванны 1 м и более необходимо устанавливать бортовой насос с обдувом, у которого с одной стороны ванны воздух отсасывается, а с другой – нагнетается. При этом подвижный воздух будто бы экранирует поверхность испарения токсичных жидких веществ.