Вентиляція. Кондиціонування повітря. Методи розрахунку вентиляції

1. Вентиляція. Кондиціонування повітря. Методи розрахунку вентиляції.

 

У системі законодавства щодо гігієни  праці ключове місце посідає  Закон України «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення». Положення, які прямо  стосуються захисту здоров'я робітників та службовців, найбільш повно висвітлені в ст. 7 «Обов'язки підприємств, установ  та організацій». Ця стаття передбачає розробку та здійснення адміністрацією підприємств санітарних і протиепідемічних заходів; здійснення в необхідних випадках лабораторного контролю за дотриманням  вимог санітарних норм щодо рівнів шкідливих чинників виробничого  середовища; відшкодування у встановленому  порядку працівникам і громадянам збитків, які нанесені їхньому здоров'ю  в результаті порушення санітарного  законодавства.

Людина  під час роботи витрачає енергію, що накопичив організм за рахунок харчування. Інтенсивність витрат енергії залежить від характеру та інтенсивності праці, а також від параметрів навколишнього середовища та, у першу чергу, від стану повітря в приміщенні. Стан повітря робочої зони у виробничому приміщенні називають мікрокліматом або метеорологічними умовами.

Мікроклімат виробничих приміщень визначається такими параметрами:

- температурою повітря в приміщенні, ⁰С;

- відносною вологістю повітря, %;

- швидкістю руху повітря, м/с;

- тепловими випромінюваннями, Вт/м³.

Основними нормативними документами, що визначають параметри мікроклімату виробничих приміщень, є санітарні норми ДСН 3.3. 6.042-99  і ГОСТ ССБТ 12.1.005-88 .

В основу принципів нормування параметрів мікроклімату покладена диференціальна оцінка оптимальних і припустимих  метеорологічних умов у робочій  зоні залежно від теплової характеристики виробничого приміщення, категорії  важкості виконуваної роботи та періоду  року.

Оптимальними (комфортними) уважаються такі умови, за яких мають місце найвища працездатність і добре самопочуття. Припустимі мікрокліматичні умови передбачають можливість напруженої роботи механізму  терморегуляції, що не виходить за межі можливостей організму, а також  не виклакає дискомфортні відчуття.

При санітарно-гігєнічне нормування мікроклімату виділяють два  
періоди року:

- холодний період – коли середньодобова  температура зовнішнього повітря  нижче +10⁰C;

- теплий період – коли середньодобова  температура зовнішнього повітря  +10⁰C і більше.

Для того щоб визначити, чи відповідає повітряне  середовище виробничого приміщення встановленим нормам, необхідно кількісно оцінити кожний з параметрів.

Під вентиляцією розуміють систему  заходів та пристроїв, призначених  для забезпечення на постійних робочих  місцях, у робочій і обслуговуваній зонах приміщень метеорологічних  умов і чистоти повітряного середовища, що відповідають гігієнічним і технічним  вимогам. Основне завдання вентиляції - видалити із приміщення забруднене або  нагріте повітря та подати свіже.

Вентиляція  класифікується за такими ознаками :

• способом переміщення повітря: природна, штучна (механічна) і сумішена (природна та штучна одночасно);
• напрямком потоку повітря: припливна, витяжна, припливно-витяжна;
• місцем дії: загальобмінна, місцева, комбінована.

 

Кондиціонування повітря – це створення та автоматичне підтримання в приміщеннях постійних або таких, що змінюються за програмою певних метеорологічних умов, найбільш сприятливих для працюючих або потрібних для нормального протікання технологічного процесу. Кондиціонування повітря може бути повним і неповним. Повне кондиціонування повітря передбачає регулювання температури, вологості, рухливості та чистоти повітря, а також у ряді випадків можливість його додаткової обробки (знезаражування, ароматизації, іонізації). При неповному кондиціонуванні регулюється тільки частина параметрів повітря.

За  способом обробки і подачі повітря  кондиціонери поділяється на місцеві (для невеликих приміщень –  лабораторій, кабінетів, тощо) і центральні (для великих виробничих приміщень, цехів продуктивністю 30-250 тис. м³/год).

Кондиціонер (рис. 2.6) складається із трьох основних частин: відділення змішування повітря, промивної камери та відділення другого  підігріву. У відділенні змішування зовнішнє повітря змішується в певних співвідношеннях з повітрям із приміщень, а в холодний період року підігріваються калорифером першого підігріву. У промивній камері повітря очищається, зволожується та прохолоджується (у  теплий період) водою, що розпорошується форсунками. У відділенні другого  підігріву очищене повітря знову  підігрівається калорифером, його відносна вологість знижується до заданої, після  чого повітря за допомогою вентилятора  направляється повітроводом в приміщення.

Робота  кондиціонерів автоматизована. Прилади-автомати при зміні заданих параметрів повітря в приміщенні (температури  і вологості) приводять у дію  клапани, які регулюють змішування зовнішнього і рециркуляційного повітря, нагрів повітря в калориферах, подачу теплоносія в калорифери, а  також холодної води до форсунок.

 

Рис. 2.6. Принципова схема центрального кондиціонера:

1 – камера; 2 – повітряний фільтр; 3 – калорифер  первинного підігріву;  
4 – каплевідділювач; 5 – промивна камера; 6 – форсунки;

7 – камера другого підігріву; 8 – калорифер

 

Системи опалення являють собою комплекс елементів, призначених для компенсації теплових втрат і обігріву приміщень у холодний період року. Основними елементами систем опалення є джерела тепла, теплопроводи, нагрівальні прилади (радіатори). Теплоносіями можуть бути нагріта вода, пара або повітря.

Системи опалення підрозділяють на місцеві  та центральні.

До  місцевих належать грубне та повітряне  опалення, а також опалення місцевим газовим та електричним обладнанням. Місцеве опалення застосовується, як правило, у житлових і побутових  приміщеннях, а також у невеликих  виробничих приміщеннях малих підприємств.

До  систем центрального опалення належать: водяне, парове, панельне, повітряне, комбіноване.

Водяна  та парова системи опалення залежно  від тиску пари або температури  води можуть бути низького тиску (тиск пари до 70 кПа або температура  води до 100⁰С) і високого тиску (тиск пари більше 70 кПа або температура води більше 100⁰С).

Водяне  опалення низького тиску відповідає основним санітарно-гігієнічним вимогам і тому широко використовується на багатьох підприємствах різних галузей промисловості. Основні переваги цієї системи: рівномірність нагрівання приміщення; можливість централізованого регулювання температури теплоносія (води); відсутність запаху гару, при осіданні пилу на радіатори; підтримка відносної вологості повітря на відповідному рівні (повітря не пересушується); виключення опіків від нагрівальних приладів; пожежна безпека.

Основний  недолік системи водяного опалення - можливість її замерзання при відключенні  в зимовий період, а також повільне нагрівання великих приміщень після  тривалої перерви в опаленні.

Парове опалення має ряд санітарно-гігієнічних недоліків. Зокрема, внаслідок перегріву повітря знижується його відносна вологість, а органічний пил, що осідав на нагрівальних приладах, підгоряє, викликаючи запах гару. Крім того, існує небезпека пожеж та опіків. З огляду на вищевказані недоліки не допускається застосування парового опалення в пожежонебезпечних приміщеннях і приміщеннях зі значним виділенням органічного пилу.

Панельне  опалення доцільно застосовувати в адміністративно-побутових приміщеннях. Воно діє завдяки віддачі тепла будівельними конструкціями, в яких вмонтовані спеціальні нагрівальні прилади (труби, по яких циркулює вода), або електронагрівальні елементи.

Основні недоліки: відносно високі первинні витрати  на улаштування і труднощі ремонту  при експлуатації.

Повітряне опалення може бути центральним і місцевим. Основні переваги цієї системи опалення: швидкий тепловий ефект у приміщенні при включенні системи; відсутність у приміщенні нагрівальних приладів; можливість використання в літній період для охолодження та вентиляції приміщень; економічність, особливо якщо це опалення сполучене із загальобмінною вентиляцією.

При виборі системи опалення підприємств  необхідно враховувати санітарно-гігієнічні, виробничі, експлуатаційні та економічні чинники. Необхідно відзначити, що досить ефективною вважається комбінована  система опалення (центральне повітряне  опалення, сполучене із загальобмінною вентиляцією, та водяне низького тиску).

Методи розрахунку систем штучної вентиляції

Основна мета розрахунку загальобмінних систем штучної вентиляції – визначити  кількість повітря, яку необхідно  подати та видалити із приміщення. При  розрахунку вентиляції в цехах повітрообмін, як правило, визначають розрахунковим  шляхом за конкретними даними про  кількість шкідливих виділень (тепла, вологи, пари, газів).

Для цехів, де виділяються шкідливі речовини, повітрообмін визначають за кількістю  шкідливих газів, парів, пилу, які  надходять у робочу зону, з метою  розведення їх припливним повітрям до гранично допустимих концентрацій:

 

(м³/год), 

 

де   W – кількість шкідливих виділень у цеху, мг/год;

К₁ – гранично допустима концентрація шкідливих виділень, мг/м³;

К₂ – концентрація шкідливих виділень у припливному повітрі, мг/м³.

Для цехів з виділенням надлишкового тепла кількість припливного  повітря визначається з умови  асиміляції цього тепла:

 

 

 

де   Q_надл – надлишкове тепло в цеху, КДж/год;

с – питома теплоємність повітря  при постійному тиску, що дорівнює 1 КДж/кг ^ОС;

ρ – густина припливного повітря, кг/м³;

t_вид – температура повітря, що видаляється із цеху;

t_пр– температура припливного повітря.

Для цехів із вологовиділенням повітрообмін визначають за надлишком вологи:

 

 

 

де  G – маса водяної пари, що виділяється різними джерелами в приміщенні, г/год;

ρ – щільність приточного повітря, кг/м³;

 – вологовміст повітря,  що видаляється із цеху, г/кг;

 – вологовміст припливного  повітря, г/кг.

Для приміщень, де шкідливі виділення відсутні (або кількість їх незначна), приплив (витяжку) повітря можна визначити  за кратністю повітрообміну (k) –  відношення об'єму вентиляційного повітря  L (м³/година) до об'єму приміщення V_n (м³):

 

                                                  

Кратність повітрообміну показує, скільки  разів за годину міняєть повітря  у всьому об'ємі приміщення для  створення нормальних умов повітряного  середовища. Визначивши за довідником кратність повітрообміну при  відомому об'ємі приміщення, можна  розрахувати об'єм припливного повітря  або витяжки.

Для приміщень, у яких відсутні шкідливі виділення та надлишкове тепло і  немає необхідності в створенні  метеорологічного комфорту, можна використати  формулу:

 

                                               

 

де  l – мінімальна подача повітря на одного працюючого відповідно до санітарних норм (при об'ємі приміщення на одного працюючого до 20 м³ – 30 м³/год, а при об'ємі понад 20 м³ – 20 м³/год);

n – кількість працюючих у приміщенні.

При розрахунку місцевої витяжної вентиляції кількість повітря, що видаляє місцевий відсмоктувач (зонт, панель, шафа), можна  визначити за формулою:

 

(м³/год),                                  

 

де F – площа перетину отвору місцевого відсмоктувача, м²;

v – швидкість руху повітря у цьому отворі (приймається від 0,5 до 1,7 м/с залежно від токсичності та летючості газів і пари).

 

2. Зменшення вібрацій віброізолюючими пристроями.

 

Шум – безладне сполучення різних за рівнем і частотою небажаних звуків. Вухо людини сприймає коливання із частотою від 20 до 20000 Гц, коливання нижче 20 Гц - інфразвук, понад 20 кГц - ультразвук. Звуковий діапазон прийнято підрозділяти на:

- низькочастотний (до 400 Гц);

- середньочастотний (400-1000 Гц);

- високочастотний (понад  1000 Гц).

Фізично звук характеризується частотою (f), інтенсивністю (I), звуковим тиском (P). Вухо чутливе до звукового тиску. За одиницю звукового тиску прийнятий паскаль (Па).

Звук характеризується інтенсивністю (силою) – потоком звукової енергії через одиницю площі, Вт/м². Найменша інтенсивність звуку, що чує вухо, називається порогом чутності: І_о =10^-12 Вт/м² при f=1000 Гц. Найбільша інтенсивність звуку, що сприймається на слух, створює відчуття болю – больовий поріг І_п =10² Вт/м² . У діапазоні від порога чутності до больового порога сила звуку збільшується в 10¹⁴ разів. Такий величезний діапазон доступний нам завдяки здатності вуха реагувати не на абсолютну інтенсивність звуку, а на її приріст, і називається він рівнем інтенсивності звуку. Рівень інтенсивності звуку L – це логарифм відношення розглянутого звуку І і звуку на порозі чутності І_о, виміряється в децибелах (дБ):