3.2.1.2. Отопление
Для поддержания заданной температуры воздуха в помещении в холодное время года используют различные системы отопления: водяная, паровая, воздушная, комбинированная. В системах водяного отопления в качестве теплоносителя используется вода, нагретая либо до 100ºC либо перегретая выше этой температуры. Эти системы отопления наиболее эффективны в санитарно-гигиеническом отношении. Системы парового отопления, чаще всего, используются в промышленных помещениях. Теплоносителем является водяной пар высокого или низкого давления. В воздушных системах для отопления используют нагретый в специальных устройствах (колориферах) воздух. Комбинированные системы отопления используют в качестве элементов описанные выше системы отопления.
3.2.1.3 Защита от избытков тепла
Мероприятия по борьбе с теплоизбытками направляются на максимальное сокращение их выделения, так как легче предупредить избытки тепла, чем удалить их из цеха. Наиболее эффективным способом борьбы с ними является изоляция источников тепловыделений. Санитарными нормами установлено, что температура наружных поверхностей источников тепловыделений в зоне расположения рабочих мест не должна превышать 45oС, а при температуре внутри них менее 100oС — не более 35oС. Учитывая, что инфракрасная радиация действует не только на рабочих, а нагревает все окружающие предметы и ограждения и создает тем самым весьма значительные источники вторичного выделения тепла. Промышленная теплозащита достигается:
- герметизацией оборудования;
- максимальной механизацией и автоматизацией технологических процессов с применением дистанционного управления производственным процессом;
- оптимальным размещением оборудования и рабочих мест;
- автоматическим контролем и сигнализацией;
- применением средств коллективной и индивидуальной защиты.
На рисунке 3.2.3 представлены виды средств коллективной защиты от избыточного инфракрасного излучения.
Рисунок 3.2.3 – Виды средств производственной теплозащиты
Дистанционное управлениепроцессом увеличивает расстояние между работником и источником тепла и излучения, что снижает интенсивность влияющей на человека радиации.
Для изоляции источников тепла применяются обычные термоизоляционные материалы, обладающие низкой теплопроводностью. К ним относятся пористый кирпич, асбест, специальные глины с примесью, асбеста и т. д. Теплоизоляция горячих поверхностей снижает температуру излучающей поверхности и уменьшает и общее выделение теплоты и его лучистой части. Достоинством теплоизоляции является возможность снижения топлива и повышения производительности агрегатов, однако при этом резко сокращается срок службы изолированных элементов оборудования.
Лучший гигиенический эффект дает водяное охлаждение наружных поверхностей горячего оборудования (радиационное охлаждение). Оно применяется в виде водяных рубашек или системы труб, покрывающих снаружи горячие поверхности. Вода, циркулирующая по системе труб, отбирает тепло с горячей поверхности и не допускает выделения его в помещение цеха. Для экранирования примеряются щиты высотой не менее 2 м, поставленные параллельно горячей поверхности на небольшом расстоянии от нее (5 — 10 см). Подобные щиты препятствуют распространению конвекционных токов нагретого воздуха от горячей поверхности в окружающее пространство. Конвекционные токи направляются вверх по щели, образованной горячей поверхностью и щитом, и нагретый воздух, минуя рабочую зону, уходит наружу через аэрационные фонари и другие проемы. Для удаления тепловыделений от небольших источников тепла или от локализованных (ограниченных) мест его выделения можно использовать местные укрытия (зонты, кожухи) с механическим или естественным отсосом.
Наиболее распространенный и эффективный способ защиты от излучений - экранирование источников излучений и экранирование рабочих мест. Экраны могут быть стационарными и переносными. По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие. Это деление условно, т.к. любой экран обладает способностью отражать, поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно.
В зависимости от возможности наблюдения за производственным процессом экраны можно разделить на 3 типа: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные. Непрозрачные теплоотражающие экраны состоят из несущего каркаса, отражающей поверхности и деталей крепления к экранируемому оборудованию. Они могут быть выполнены из непрозрачных теплоотражающих материалов (белая жесть, листовой алюминий и др.). Их достоинствами являются: высокая эффективность, малая масса, экономичность. Среди основных недостатков выделим следующие: они не устойчивы к высоким температурам, механическим воздействиям, их эффективность зависит от состояния поверхности материала (копоть, окисление). В качестве непрозрачных теплопоглощающих экранов могут использоваться металлические заслонки и щиты, обложенные огнеупорным или теплоизоляционным кирпичом, асбестовые щиты на металлической раме, сетке или листе. Они применяются при значительной интенсивности облучения (до 10 кВт/м2). Не прозрачные экраны радиационного охлаждения – это сварные или литые (с замкнутым змеевиком) конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой. Применяются такие экраны при любых встречающихся в практике интенсивностях облучения. Позволяют поглощенное тепло отводить в место потребления, что обеспечивает хорошее энергосбережение. Экраны могут быть постоянными и временными. В зависимости от интенсивности излучения может быть применено одностороннее футерование экрана, т.е поверхность, обращенную к источнику излучения, покрывают полированной жестью, алюминием или оклеивают алюминиевой фольгой во избежание нагрева под действием инфракрасных лучей. Экраны из жести, как и щиты у нагретых поверхностей, делаются двух или (лучше) трехслойными с воздушной прослойкой между каждым слоем в 2 — 3 см.
Полупрозрачные экраны применяют в тех случаях, когда экран не должен препятствовать наблюдению или вводу через него материалов и инструментов. Полупрозрачные экраны представляют собой металлические сетки с размером ячейки 3-3.5 мм, цепные завесы, армированной стальной сеткой стекло. Сетки применяют при интенсивности облучения 0.35 – 1.05 кВт/м2, их коэффициент эффективности около 0.67. Цепные завесы применяют при интенсивности облучения 0.7 – 4.9 кВт/м2, их коэффициент эффективности зависит от толщины цепей. Армированное стальной сеткой стекло применяют для экранирования тех поверхностей кабин и пультов управления, которые должны пропускать видимый свет, но четкого различения объектов через них не требуется. Эффективность таких экранов схожа с эффективностью цепной завесы. С целью повышения эффективности защитных свойств применяют завесы водяной пленкой и устраивают двойные экраны.
Прозрачные теплопоглощающие экраны создаются из силикатного, кварцевого или органического стекла. Все эти стекла обладают спектральной селиктивностью и поэтому их эффективность зависит от спектрального состава излучения. Эффективность теплозащиты стекол зависит от температуры источника излучения. Так, например, наибольшую эффективность при температуре 1100ºC имеет органическое стекло толщиной 6 -8 мм, а выше этой температуры – закалённое стекло, окрашенное в массе с коэффициентом светопропускания 0.4. Для повышения эффективности этого виды экранов применяют двойное остекление с вентилируемой воздушной прослойкой. Прозрачные теплоотводящие экраны (водяные и вододисперсные завесы) применяют для экранирования рабочих окон. Тонкие водяные плёнки (толщиной до 15 мм) пригодны для экранирования источников с температурой до 800 ºC. С увеличением толщины слоя воды, повышается температурный диапазон защитного устройства.
Для снятия тепла и конвекционного и лучистого, воздействующего на рабочего, в горячих цехах широко применяется воздушное душирование, начиная от настольного вентилятора и кончая мощными промышленными аэраторами и приточными вентиляционными системами с подачей воздуха непосредственно на рабочее место. Для этой цели используются как простые, так и аэраторы с распылением воды, повышающей охлаждающий эффект за счет ее испарения.
В целом, выбор средств защиты от избытков тепла обусловливается значениями максимальных и требуемых уровней теплового излучения.
К системам отопления, вентиляции и кондиционирования предъявляются ряд общих требований. Они должны обеспечивать:
а) нормируемые метеорологические условия и чистоту воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых, общественных, а также административно-бытовых зданий предприятий;
б) нормируемые метеорологические условия и чистоту воздуха в рабочей зоне производственных, лабораторных и складских помещений в зданиях любого назначения;
в) нормируемые уровни шума и вибраций от работы оборудования и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, кроме систем аварийной вентиляции и систем противодымной защиты, для которых при работе или опробовании согласно ГОСТ 12.1.003-83* в помещениях, где установлено это оборудование, допустим шум не более 110 дБА, а при импульсном шуме не более 125 дБА;
г) ремонтопригодность систем отопления, вентиляции и кондиционирования;
д) взрывопожаробезопасность систем отопления, вентиляции и кондиционирования.