производственная санитария

Рис.2. Движение воздушных масс у здания, вертикальная (а) и горизонтальная (б) проек-

ции

Рис.3. Аэрация под действием теплового напора (а) и под действием ветрового напора

(б)

Ветровое давление определяют из выражений:

Рветр = Рветр1 + Рветр2 = (V2*pнар)/2 * (k1 + k2)

где —аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического дав-

ления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения или кровли. Значе-

ния определяют обычно путем обдувания воздухонепроницаемых моделей здания пото-

ком воздуха в аэродинамической трубе. Можно полагать в среднем для наветренной сто-

роны , а для заветренной .

ДЕФЛЕКТОРЫ – местная вентиляция

Наибольшее распространение получили дефлекторы типа ЦАГИ (Рис. 3), которые представляют собой цилиндрическую обечайку, укрепленную над вытяжной трубой. Для улучшения подсасывания воздуха давлением ветра труба оканчивается плавным расшире-

нием - диффузором. Для предотвращения попадания дождя в дефлектор предусмотрен колпак.

Схема дефлектора типа ЦАГИ

101

Рис.4. Схема дефлектора типа ЦАГИ

1 - диффузор; 2 - конус; 3 - лапки, удерживающие колпак и обечайку;

4- обечайка; 5 - колпак

Расчет дефлектора сводится к определению диаметра его патрубка. Ориентировочно диаметр патрубка (d) дефлектора типа ЦАГИ можно вычислить по формуле:

Где L - объем вентиляционного воздуха, м3/ч; Vвозд - скорость воздуха в патрубке, м/с.

Скорость воздуха (м/с) в патрубке при учете только давления, создаваемого действием ветра, находят по формуле

	ветр	,
возд

где Vветр - скорость ветра, м/с;

∑ ε - сумма коэффициентов местного сопротивления вытяжного воздуховода при его от-

сутствии ε = 0,5 (при входе в патрубок);

l - длина патрубка или вытяжного воздуховода, м.

102

С учетом давления, создаваемого ветром, и теплового давления скорость воздуха в патрубке вычисляют по формуле

	ветр	,
возд

где ρ = hд∙(ρн - ρв) - тепловое давление, Па;

hд - высота установки дефлектора (вытяжной трубы), м;

ρн, ρв - плотность, соответственно, наружного воздуха и воздуха внутри помещения, кг/м3.

Скорость движения воздуха в патрубке составляет примерно 0,2...0,4 скорости ветра,

т.е. Vвозд = (0,2...0,4)Vветр. Если дефлектор установлен без вытяжной трубы непосредствен-

но в перекрытии, то скорость воздуха несколько больше Vвозд. = 0,5Vветр.

Наиболее важные рекомендации архитектурно-планировочного и конструктивно-

го характера по аэрации производственных зданий:

1.В однопролетных цехах — приток через проемы в наружных стенах, а вытяжку — через фонари. Для регулирования поступления и выхода воздуха открывающиеся фрамуги и створки фонаря снабжаются специальными механизмами, управляемыми с пола.

2.Большое значение при аэрации цеха имеет его высота. Для цехов с большими тепловы-

делениями высота их должна быть не меньше 10 м.

3. В зданиях, где аэрация осуществляется в летнее и зимнее время года, для подачи на-

ружного воздуха зимой приточные отверстия должны быть размещены на высоте не менее

4 м от пола.

4. При аэрации воздух из цехов должен удаляться через незадуваемые фонари, а также че-

рез шахты круглого и квадратного сечений, снабженные дефлекторами.

Преимущества и недостатки естественной вентиляции

1.Преимуществом аэрации является то, что большие объемы воздуха (до не-

скольких миллионов кубических метров в час) подаются и удаляются без применения вентиляторов и воздуховодов. Система аэрации значительно дешевле механических сис-

тем вентиляции; она является мощным средством для борьбы с избытками выделения яв-

ной теплоты в горячих цехах.

2. Наряду с преимуществами аэрации имеет существенные недостатки, а

именно: в летнее время эффективность аэрации может значительно снижаться вследствие

103

повышения температуры наружного воздуха, особенно в безветренную погоду; кроме то-

го, поступающий в помещение воздух не обрабатывается (не очищается, не охлаждается).

104

Лекция 11. МЕХАНИЧЕСКАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы

(вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.),

позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воз-

дух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различ-

ным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.), что практически невоз-

можно в системах с естественным побуждением. Следует отметить, что в практике часто предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, т. е. одновременно естествен-

ную и механическую вентиляцию. В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении, а также эконо-

мически и технически более рациональным.

Рис.1. Механическая вентиляция

105

Приточная вентиляция. Приточные системы служат для подачи в вентилируе-

мые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Установки приточной вентиляции обычно состоят из следующих элементов (рис.1):

Воздухозаборного устройства (воздухоприемника) 1 для забора чистого воздуха, устанавливаемого снаружи здания в тех местах, где содержание вредных веществ минимально (или они отсутствуют вообще);

воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение; наиболее часто воздуховоды делаются металлическими, реже – бетонными, кирпичными,

пластмассовыми и т.п;

фильтров 3 для очистки воздуха от пыли;

калориферов 4, где воздух нагревается (наибольшее распространение по-

лучили калориферы, в которых теплоносителем является горячая вода или пар; используются также и электрокалориферы);

вентилятора 5;

приточных отверстий или насадок 6, через которые воздух попадает в по-

мещение (воздух может подаваться сосредоточенно или равномерно по помещению); регистрирующих устройств, устанавливаемых в воздухопри-

емном устройстве и на ответвлениях воздуховодов.

Фильтр, калорифер и вентилятор обычно устанавливают в одном помеще-

нии, в так называемой вентиляционной камере. Воздух подается в рабочую зону, причем скорости выхода воздуха ограничены допустимым шумом и подвижностью воздуха на рабочем месте.

Вытяжная вентиляция.

Установки вытяжной вентиляции состоят (рис.1, б) из:

вытяжных отверстий или насадков 7, через которые воздух удаляется из помеще-

ния;

вентилятора 5,

воздуховодов 2;

устройства для очистки воздуха от пыли или газов 8, устанавливаемого в тех слу-

чаях, когда выбрасываемый воздух необходимо очищать с целью обеспечения нормативных концентраций вредных веществ в выбрасываемом воздухе и в возду-

хе населенных мест,

106

устройства для выброса воздуха (вытяжной шахты) 9, которое должно быть распо-

ложено на 1 – 1,5 м выше конька крыши.

При работе вытяжной системы чистый воздух поступает в помещение через не-

плотности в ограждающих конструкциях. В ряде случаев это обстоятельство является серьезным недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.

Приточно-вытяжная вентиляция. В этой системе воздух подается в помещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией (рис. 1, а и б), работающими одновременно. Место расположения приточных и вытяжных воздуховодов, отверстий и насадков, количество подаваемого и вытягиваемого воздуха выбирается с учетом требо-

ваний, предъявляемых к системе вентиляции.

Место для забора свежего воздуха выбирается с учетом направления ветра, с на-

ветренной стороны по отношению к выбросным отверстиям, вдали от мест загрязнений.

Приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией (рис. 1,в) характерна тем, что воздух, отсасываемый из помещения 10 вытяжной системой, частично повторно подают в это помещение через приточную систему, соединенную с вытяжной системой воздухово-

дом 11. Регулировка количества свежего, вторичного и выбрасываемого воздуха произво-

дится клапанами 12. В результате такой системы вентиляции достигается экономия расхо-

дуемой теплоты на нагрев воздуха в холодное время года и на его очистку.

Для рециркуляции разрешается использовать воздух помещений, в которых от-

сутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, причем концентрация этих веществ в подаваемом в помещение воздухе не превышает 0,3 ПДК. Кроме того, применение рециркуляции не допускается, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы, имеются резко выра-

женные неприятные запахи.

Вентиляторы – это воздуходувные машины, создающие определенное давление и служащие для перемещения воздуха при потерях давления в вентиляционной сети не более кПа. Наиболее распространенными являются осевые и радиальные (центробежные)

вентиляторы.

Осевой вентилятор (рис. 2,а) представляет собой расположенное в цилиндриче-

ском кожухе лопаточное колесо, при вращении которого поступающий в вентилятор воз-

107

дух под действием лопаток перемещается в осевом направлении. Это наиболее простая конструкция осевого вентилятора. Широко применяются более сложные вентиляторы,

снабженные направляющими и спрямляющими аппаратами.

Преимуществами осевых вентиляторов являются простота конструкции, возмож-

ность эффективного регулирования производительности в широких пределах посредством поворота лопаток колеса, большая производительность, реверсивность работы.

К недостаткам относятся относительно малая величина давления и повышенный шум. Чаще всего применяют эти вентиляторы при малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200 Па), хотя возможно использование этих вентиляторов при больших сопротивлениях (до 1 кПа).

Рис.2, Типы вентиляторов

Радиальный (центробежный) вентилятор (рис. 2,б) состоит из спирального корпу-

са 1 с размещенными внутри лопаточным колесом 2, при вращении которого воздух, по-

ступающий через входное отверстие 3, попадает в каналы между лопатками колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается в корпусе и выбрасывается через выпускное отверстие 4.

108

В зависимости от развиваемого давления вентиляторы делят на следующие груп-

пы: низкого давления – до 1кПа (рис. 2,в); среднего давления – 1 – 3 кПа; высокого давле-

ния - 12 кПа.

Вентиляторы низкого давления и среднего давления применяют в установках об-

щеобменной и местной вентиляции, кондиционирования воздуха и т.п. Вентиляторы вы-

сокого давления используют в основном для технологических целей, например, для дутья в вагранки.

Перемещаемый вентиляторами воздух может содержать самые разнообразные примеси в виде пыли, газов, паров, кислот и щелочей, а также взрывоопасные смеси. По-

этому в зависимости от состава перемещаемого воздуха вентиляторы изготовляют из оп-

ределенных материалов и различной конструкции:

а) обычного исполнения для перемещения чистого или малозапыленного воздуха

(до 100 мг/м3) с температурой не выше 80ºС; все части таких вентиляторов изготовляют из обычных сортов стали;

б) антикоррозионного исполнения – для перемещения агрессивных сред (пары ки-

слот, щелочей); в этом случае вентиляторы изготовляют из стойких против этих сред ма-

териалов – железохромистой и хромоникелевой стали, винипласта и т.д.;

в) искрозащитного исполнения – для перемещения взрывоопасных смесей, на-

пример, содержащих водород, ацетилен и т.д.; основное требование, предъявляемое к та-

ким вентиляторам, – полное исключение искрения при их работе (вследствие ударов или трения);

г) пылевые – для перемещения пыльного воздуха (содержание пыли более 100

мг/м3); рабочие колеса вентиляторов изготовляют из материалов повышенной прочности,

они имеют мало (4–8) лопаток.

Для подбора осевых вентиляторов, как правило, нужно знать требуемую произво-

дительность, равную количеству воздуха, определяемую расчетным путем, полное давле-

ние. Номер вентилятора и электродвигатель к нему выбирают по справочникам.

Для подбора радиальных вентиляторов, кроме производительности и давления,

необходимо выбрать их конструктивное исполнение и конфигурацию вентиляционной системы.

109

Полное давление ρв, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление со-

противлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при пере-

мещении воздуха:

Pв = ∆pвс + ∆pн = ∆pп, (1)

где ∆pвс и ∆pн – потери давления во всасывающем и нагнетательном воздухово-

дах; ∆pп – суммарные потери давления в вентиляционной сети.

Потери давления складываются из потерь на трение (за счет шероховатости по-

верхностей воздуховодов) и местные сопротивления (повороты, изменения сечения,

фильтры, калориферы и т.д.).

Потери ∆pп (Па) определяют суммированием потерь давления на отдельных рас-

четных участках сети:

∆pп = (2)

∆pi = ∆pтр i+ ∆pмс i = ∆pтрi y li + (3)

где ∆pтрi и ∆pмс i – соответственно потери давления на трение и на преодоление местных сопротивлений на расчетном i-м участке воздуховода; ∆pтрi y –потери давления на

трение на 1 м длины; li –длина расчетного участка воздуховода, м; -сумма коэффици-

ентов местных сопротивлений на расчетном участке; -скорость воздуха в воздуховоде,

м/с; ρ –плотность воздуха, кг/м3. Величины ∆pтрi y и ζ приводятся в справочниках.

Порядок расчета вентиляционной сети следующий.

1. Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, уста-

новок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.

2. Зная требуемое количество воздуха на отдельных участках воздуховодов, опре-

деляют поперечные размеры с учетом допустимых скоростей движения воздуха (3 – м/с).

3. По формуле рассчитывают сопротивление сети , причем за расчетную прини-

мают наиболее протяженную магистраль.

4. По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.

110