Нормирование содержания ВВ в воздухе рабочей зоны производственных помещений

Содержание загрязняющих веществ в воздухе оценивается концентрацией (С или К), которая может выражаться в массовых единицах мг/м , г/м , мг/л, или в объемных: %, ppm, ppв.

ppm – содержание одного объема исследуемого вещества в 10 (1:1000000) объемов воздуха. см /м .

ppв – содержание одного объема вещества в одном миллиарде (10 ) объемов воздуха, мм /м .

Устанавливают следующие допустимые концентрации вредных веществ.

1. Предельно допустимая концентрация вещества в атмосферном воздухе ПДКам (мг/м ).

а). ПДКам – концентрация вещества, при которой исключается неблагоприятное действие данного вещества в течение ограниченного длительного времени.

Для вещества на которые отсутствуют ПДК, допустимыми значениями являются:

б). ОБУВ – ориентировочного безопасные уровни воздействия вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ОБУВ определены для более, чем 200 веществ.

2. Для вредных веществ, выделяющихся в производственных помещениях, установлены ПДКр.з. (мг/м )

- предельно допустимые концентрации вещества в воздухе рабочей зоны.

ПДКр.з. – концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, которая при ежедневной работе в течение 8 часов (или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю) на протяжении всего рабочего стажа не может вызывать у работающих заболеваний или отключений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами.

ПДК для атмосферного воздуха населенных мест значительно ниже, чем ПДК для воздуха рабочей зоны, т.к. в рабочей зоне человек находится только в течение рабочей смены.

Нормирование содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны проводится по ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. и др. нормам.

В нем установлены предельно допустимые концентрации (ПДКр.з.) ВВ в воздухе рабочей зоны производственных помещений; указываются класс опасности(степень воздействия на организм человека) и агрегатное состояние веществ.

 

Пример из ГОСТа.

Вещество	ПДКам мг/м	ПДКр.з. мг/м	Класс опасности	Агрегатное состояние
Двуокись азота (NO2)	0.085
Аммиак (NH3)	0.2			п
Ртуть (Hg)	0.0003	0.01		п
Свинец	0.0003	0.01		а

 

Нормативными документами, кроме ГОСТ, являются:

1). СанПиН2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»;

2). Гигиенические нормы ГН 2.2.5.686-96 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) ВВ в воздухе рабочей зоны» и другие гигиенические нормы.

 

 

# Мероприятия по оздоровлению воздушной среды

К таким мероприятиям относят следующие группы:

I. Технико-техническая группа:

(1). Механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционное управление ими.

Большое значение имеет для защиты от ВВ, лучистого тепла (теплового излучения или инфокрасного). Автоматизация улучшает условия труда, т.к. рабочие выводятся из опасной зоны (дистанционное управление).

(2). Применение технологических процессов и оборудования, в которых исключено образование ВВ или попадания их в рабочую зону.

Это достигается заменой токсичных веществ нетоксичными; переходом с твердого и жидкого топлива на газообразное, электрический и высокочастотный нагрев; применением увлажнения и т.п. при измельчении материалов и т.д.; герметизация оборудования (печей, насосов и т.д.)

(3 ). Защита от источников тепловых излучений.

Это теплоизоляция горячих поверхностей (использование разнообразных материалов: специальные бетоны и кирпич, минеральная и стеклянная вата, асбест, войлок и т.д.);

Экранирование (теплоотражающие экраны: листовой алюминий, альфоль – алюминиевая фольга, белая жесть и т.д., теплопоглощающие экраны: огнеупорный кирпич, асбестовые щиты и т.д.; теплоотводящие экраны – это сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой. Хорошая защита – водяные завесы.

(4). Устойчиво вентиляции, кондиционирования и отопления.

II. Организационно-техническая (технологическая) группа:

(1). Рациональные объемно-планировочные и конструктивные решения производственных зданий.

Например, горячие цеха размещаются в одноэтажных одно- и двух пролетных зданиях.

(2). Рациональное размещение оборудования.

Например, основные источники теплоты желательно располагать в изолированном помещении и определенным образом (у наружных стен, по одной линии и т.п.).

(3). Рационализация режимов труда и отдыха.

Это достигается сокращением продолжительности рабочей смены, введением дополнительных перерывов, создание зон отдыха – «оазисов» в горячих цехах, комнаты обогрева и т.д.

III. Использование средств индивидуальной защиты. (спецодежды, спецобуви, средств защиты рук и т.д.)

 

 

# Системы вентиляции. Виды. Основные требования к системе вентиляции

Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха и требуемых микроклиматических условий в производственных помещениях. Вентиляция достигается удалением загрязненного (нагретого) воздуха из помещения и подачей в него чистого воздуха.

Под вентиляцией понимают систему мероприятий и устройств, обеспечивающих необходимый воздухообмен в помещении. По способу перемещения воздуха вентиляции подразделяют на:

- естественную

- механическую

- смешанную (сочетание естественной и механической вентиляций).

Существуют два вида естественной вентиляции:

1. неорганизованная система

2. организованная

При естественной вентиляции воздухообмен происходит вследствие разности температур воздуха в помещении и наружного воздуха, а также в результате действия ветра.

В зависимости от назначения системы вентиляции подразделяют на:

1). Для подачи воздуха в помещение – приточные системы вентиляции;

2). Для удаления (вытяжки) воздуха из помещения – вытяжные системы вентиляции;

3). Для подачи и удаления воздуха одновременно – приточно-вытяжные системы вентиляции.

По зоне действия вентиляция бывает:

- общеобменной;

- местной.

Кроме того, выделяют аварийную вентиляцию.

Общеобменную вентиляцию применяют тогда, когда вредные вещества или теплота выделяются по всему объему помещения равномерно. При такой вентиляции обеспечиваются поддержанием необходимых параметров воздушной среды по всем объеме помещения.

Если помещение имеет большие размеры, а число рабочих мало, выделение вредных веществ немногочисленно или фиксировано, то целесообразно применять местную вентиляцию, т.е. оздоровление воздушной среды в местах нахождения людей. Если возможно внезапное поступление в рабочую зону большого количества ВВ предусматривается аварийная вентиляция (обычно вытяжки). Местная требует значительно меньших затрат на устойчиво и эксплуатацию, чем общеобменная. Кроме того, воздухообмен в помещении значительно меньше, чем при общеобменной.

В производственных помещениях часто используют комбинированные системы вентиляции (общеобменную с местной; общеобменную с аварийной и т.д.).

 

Основные требования, предъявляемые к системе вентиляции:

1. количество приточного воздуха должно соответствовать количеству удаляемого воздуха. Если в одном из смежных помещений выделяются ВВ, то количество удаляемого из этого помещения воздуха должно быть больше подаваемого для создания небольшого разряжения, чтобы вредные вещества не проникали в соседнее помещение.

2. при объеме помещения на одного работающего до 20 м в помещение должно подаваться не менее 30 м в час. При объеме больше 30 м на одного работающего – не менее 20 м в час, при отсутствии вредных выделений.

3. система вентиляции должна быть пожаро-, электро, взрывобезопасна, надежна в эксплуатации и эффективна.

4. система вентиляции не должна создавать шум на рабочих местах, превышающий предельно-допустимые уровни.

# Естественные системы вентиляции

Ранее мы выделяли два вида вентиляции:

1. неорганизованная
2. организованная (управляемая)

Неорганизованная вентиляция – поступление и удаление воздуха через неплотности в строительных конструкциях (инфильтрация); через окна, форточки (проветривание).

Организованная – осуществляется аэрацией и дефлекторами.

Аэрация – это организованная и регулированная естественная вентиляция, которая осуществляется в холодных цехах за счет ветрового давления, а в горячих цехах – благодаря совместному или раздельному действию гравитационного (теплового) и ветрового давлений.

Аэрация осуществляется в заранее заданных объемах и регулируется площадью проемов в здании цеха.

печь

В здании имеется три ряда проемов (1,2,3) со створками. Пример связан с гравитационным давлением.

 

 

Аэрация осуществляется следующим образом.

В летнее время открыты проемы 1 и3. Свежий воздух поступает в помещение через проемы 1 (1 1,5 м от пола), а удаляется через проемы 3 в фонаре здания.

В зимнее время воздух поступает через проемы 2 (4 7 м от пола) высота выбирается такой, чтобы воздух, опускаясь до рабочей зоны, успел нагреться.

Меняя положение створок, можно регулировать воздухообмен в помещении.

Вследствие выделения избытков тепла температура воздуха внутри цеха, как правило, больше температуры наружного воздуха (tвн>tн). Следовательно, плотность воздуха внутри цеха меньше плотности воздуха наружного ( помещ < н), создается разность давлений наружного и внутреннего воздуха.

На определенной высоте помещения (примерно на середине высоты здания цеха) разность этих давлений равна нулю. Ниже плоскости равных давлений существует разряжение, в результате происходит поступление наружного воздуха.

Выше плоскости равных давлений существует избыточное давление. Это давление направленно наружу цеха и вызывает вытяжку внутреннего воздуха.

Общая величина гравитационного давления (Па), под влиянием которого происходит воздухообмен в помещении, может быть определена:

,

где - давления на уровне нижних и верхних проемов соответственно, Па;

h – расстояние от середины нижних проемов до середины верхних проемов, м;

- плотность наружного воздуха и плотность воздуха в помещении (средняя) соответственно, кг/м ;

g – ускорение силы тяжести, м/с .

Преимущества аэрации:

1. возможность вентилировать цехи больших объемов (без применения вентиляторов и воздухопроводов)

2. из 1. она дешевле механических систем

Существенный недостаток: поступающий воздух в помещение не обрабатывается (не очищается, не охлаждается).

Дефлекторы – специальные насадки, устанавливаемые на вытяжных воздуховодах (каналах) и использующие энергию ветра так, чтобы создавать разряжение (пониженное давление) в канале.

Дефлекторы применяют для удаления из помещения загрязненного или перегретого воздуха сравнительно небольшого объема и для местной вытяжной вентиляции (для удаления, например, горячих газов от печей, камер и т.д.). наиболее хорошими аэродинамическими показателями (гравитационный, ветровой напоры или давления, производительность и т.д.) обладает дефлектор ЦАГИ.

Кроме него, есть звездообразный дефлектор.

 

 

# Механические системы вентиляции

Механическая вентиляция является более совершенной. Это вентиляции, при которых воздух подается и удаляется из помещения по системе вентиляционных каналов при помощи вентиляторов.

Механическая вентиляция может быть:

- приточной;

- вытяжной;

- приточно-вытяжной.

По зоне действия механическая вентиляция подразделяется на:

- общеобменную;

- местную;

- комбинированную.

Про общеобменную вентиляцию говорили раньше. Добавим, что в промышленных зданиях наиболее часто используют приточно-вытяжную общеобменную вентиляцию. В общем случае различают: приточную, вытяжную и приточно-вытяжную общеобменные вентиляции.

Рассмотрим местную вентиляцию.

Местная вентиляция служит для создания требуемого состояния воздушной среды в ограниченной зоне производственного помещения.

Местная вентиляция бывает:

- приточной;

- вытяжной (нашла наиболее широкое применение).

К местной приточной вентиляции относят: воздушные души (в горячих цехах на рабочих местах) и оазисы, воздушные и воздушно-тепловые завесы. Например, воздушный душ представляет собой поток воздуха, направленный на рабочего (скорость обдува составляет 1-3,5 м/сек). Завесы устраиваются, в основном, у ворот или проемов, при этом создается дополнительное сопротивление проходу холодного воздуха через ворота, проемы.

Местная вытяжная вентиляция основана на улавливании и удалении вредных веществ непосредственно у источника их образования.

Устройства местной вытяжной вентиляции выполняют в виде укрытий, откосов, камер, кожухов, зонтов, вытяжных шкафов и т.д.

В производственных помещениях, в которых выделяются одновременно вредные газы и теплота или только вредные газы, кроме местной вытяжной вентиляции обязательно делают общеобменную вытяжку из верхней или нижней зоны помещения, т.к. возможно поступление вредных веществ в воздух помещения.

Рассмотрим механические системы вентиляции.

1. приточная вентиляция.

помещение

Ф

К

В

 

Состоит из:

1. воздухозаборника;
2. вентиляционного канала;
3. фильтра (очищает воздух от пыли и вредных веществ);
4. обогревателя (калорифера), где воздух нагревается;
5. вентилятора;
6. насадок, приточных отверстий.

Фильтр, калорифер и вентилятор обычно устанавливают в одном помещении (в вентиляционной камере)

 

1. вытяжная вентиляция.

Ф

В

помещение

 

Состоит из:

1. вытяжных насадок, отверстий;
2. вытяжной шахты.

Остальные элементы приведены ранее.

1. приточно-вытяжная вентиляция

В этой системе воздух подается в помещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной. При этом приточные и вытяжные системы должны быть правильно размещены. Свежий воздух необходимо подавать в те части помещения, где количество вредных веществ минимально, а удалять, где выделения максимальны.

 

Очистка воздуха

Очистка воздуха осуществляется как при подаче его в помещение. Так и при его удалении из помещения. В первом случае – защита работающих в помещении, во втором – защита окружающей атмосферы.

Для очистки воздуха применяют:

- для очистки от пыли – пылеуловители;

- для очистки от аэрозолей и смесей применяют фильтры (для более полной очистки воздуха).

Качество очистки определяется показателем, который называется эффективностью очистки:

где К1 и К2 – концентрация вредных веществ на входе и выходе пылеулавливателя или фильтра.

Эффективность пылеуловителя и фильтров должна быть 0,9 0,95 и более, например, электрофильтр улавливает частицы менее 0,1 и более 1мкм с эффективностью 0,998.

 

 

Вентиляторы

Вентилятор – воздуходувная машина, создающая определенное давление, и служащая для перемещения воздуха.

Их оценивают по следующим параметрам или характеристикам:

1. Производительность вентилятора Q(м /час) – количество воздуха, которое прогоняет вентилятор через рабочее сечение.

2. Н – аэродинамический напор (кг/м ) – давление, которое создает вентилятор на входе рабочего сечения.

3. КПД () – отношение производительности к мощности, должен быть не менее 55%.

4. Число оборотов в минуту n, от 800 1500 об/мин.

5. Окружная скорость , выбирается не более 80м/с (из-за шума) – вращение лопастей.

Применяют два вида вентиляторов (наиболее распространены):

1. осевые;
2. центробежные.

Преимущество осевых – простота конструкций, универсальность, высокая производительность.

Недостатки – высокий шум, небольшой аэродинамический напор.

Преимущества центробежного – малый шум, делятся на вентиляторы низкого, среднего, высокого давления.

Недостатки – они не универсальны, требуют дополнительный привод.

 

# Определение необходимого воздухообмена в помещении

В соответствии с нормативными документами (СН) все производственные помещения должны иметь системы вентиляции. Необходимое количество воздуха при этом может быть определенно различными методами в зависимости от назначения помещения и вида вредных выделений.

 

I. В помещении выделяются вредные пары и газы.

 

При определении необходимого воздухообмена для разбавления веществ до ПДК составляют уравнения (условия) материального баланса вредных выделений в помещении за время t(c):

где Мв – масса вредных выделений в помещении, обусловленных работой технологического оборудования за время t, мг;

Мп – масса вредных выделений, поступающих в помещение вместе с приточным воздухом за время t, мг;

Му – масса вредных выделений, удаляемых из помещения вместе с воздухом за время t, мг;

Мн – масса вредных выделений (паров или газов), накопившихся в помещении за время t, мг.

Если вентиляция работает эффективно, то вредные вещества не накапливаются, Мн=0.

 

II. При определении необходимого воздухообмена для борьбы с теплоизбытками составляют баланс явной теплоты помещения:

 

Q изб = Q п -Q у,

где Qизб – избытки явной теплоты всего помещения, кВт;

Q п – количество поступающей явной теплоты в помещение, кВт;

Q у – количество уходящей из помещения теплоты, кВт.

 

III. Необходимый воздухообмен для удаления избыточной влаги определяют из условия материального баланса по влаге в помещении.

 

Аналогично I случаю составляют уравнение материального баланса по влаге в помещении.

Ранее говорили, что по месту действия системы вентиляции подразделяют на общеобменную и местную; для этих систем вентиляции напишем формулы определения воздухообмена для трех вышерассмотренных случаев.