Общие принципы проектирования и расчета вентиляции

Для проектирования и расчета вентиляции производственных помещений необходимы следующие данные: наименование цеха и его размеры, число рабочих мест и их назначение, численность работающих, характер и категория работ по уровню энергозатрат, перечень и размещение оборудования, время работы, места выделения загрязнений (газов, паров, пыли, аэрозолей), интенсивность теплового облучения работников, значения предельно допустимых концентраций вредных веществ (по ГОСТ 12.1.005-88* «Общие санитарно- гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» или по гигиеническим нормативам ГН 2.2.5.686-98), характеристика веществ по пожаро- и взрывоопасности. Располагая указанными данными, приступают к проектированию вентиляции, которая по способу побуждения воздуха может быть принудительной (механической) или естественной. Механическая вентиляция по принципу действия может быть приточной, вытяжной или приточно-вытяжной. Приточную вентиляцию применяют в производственных помещениях со значительным выделением теплоты при малой концентрации вредных веществ в воздухе, а также для усиления воздушного подпора в помещениях с локальным выделением вредных веществ при наличии систем местной вытяжной вентиляции. Это позволяет предотвратить распространение таких веществ по всему объему помещения. Приточная механическая вентиляция чаще всего предназначается для компенсации расхода воздуха по общеобменной вытяжной и по местной вытяжной системам. Вытяжную вентиляцию применяют для активного удаления воздуха, равномерно загрязненного по всему объему помещения, при малых концентрациях вредных веществ в воздухе и небольшой кратности воздухообмена. Кратность воздухообмена, ч^-1, определяют по формуле

где L – объем удаляемого из помещения или подаваемого в помещение воздуха, м³ /ч; V_вн – внутренний объем помещения, м³.

Приточно-вытяжную вентиляцию применяют при значительном выделении вредных веществ в воздух помещений, в которых необходимо обеспечить особо надежный воздухообмен с повышенной кратностью.

В тех случаях, когда возможно внезапное поступление в воздух рабочей зоны, опасных токсических и взрывоопасных веществ, проектируют аварийную вентиляцию. При отсутствии в ведомственных документах указаний об аварийной вентиляции следует предусматривать, чтобы она с совместно действующей вентиляцией другого назначения (чаще всего рабочей) обеспечивала при необходимости воздухообмен кратностью k> 8 ч^-1.

Аварийная вентиляция должна быть, как правило, вытяжной и удалять воздух наружу. Выбросы аварийной вентиляции не следует располагать в местах постоянного пребывания людей и размещения воздухозаборных устройств систем вентиляции и кондиционирования. Естественная вентиляция может осуществляться посредством аэрации или через вытяжные каналы и шахты.

Аэрацией называется организованный управляемый воздухообмен за счет естественных природных сил (ветрового и теплового напоров). Аэрацию применяют для вентиляции производственных помещений большого объема, в которых применение механической вентиляции в целом для всего помещения потребует больших капитальных вложений и эксплуатационных затрат. Естественная; вентиляция через специально предусмотренные вытяжные каналы или шахты рекомендуется для помещений небольших объемов при кратности воздухообмена k< 3 ч^-1. Для повышения, эффективности работы такой вентиляции на верхнем конце наружной части вытяжных каналов монтируют дефлекторы. Такую систему вентиляции следует применять в помещениях с незначительным выделением вредных веществ (хранилищах, помещениях для хранения минеральных удобрений, кормоцехах, нефтехранилищах, животноводческих помещениях).

При естественной вентиляции воздух в помещения следует подавать через проемы, расположенные в обеих продольных стенах: в теплый период года на уровне не более 1,8 м от пола до нижнего края проема, в холодный период года на уровне не ниже 4 м. Подача приточного воздуха без его подогрева в холодный период года на более низких отметках допускается только при осуществлении мероприятий, предотвращающих непосредственное воздействие холодного воздуха на работающих.

Выброс воздуха в атмосферу под действием теплового и ветрового напоров следует предусматривать через открывающиеся проемы окон и фонарей, шахты с дефлекторами и без них, исключая случаи, для которых технико-экономическими расчетами обосновано применение вытяжки воздуха системами с механическим побуждением. Число шахт для удаления воздуха из верхней зоны следует принимать минимальным.

Дефлекторы (рис. 5) обеспечивают устойчивую вытяжку воздуха независимо от направления ветра. Они предназначены для увеличения пропускной способности вытяжных шахт за счет использования ветрового напора. Дефлекторы устроены таким образом, что при обдувании их ветром участок, работающий на вытяжку, имеет большую площадь, чем участок, работающий, на приток. В результате разность давлений на концах вытяжной трубы увеличивается, и производительность вентиляции возрастает.

В шахтах и дефлекторах при необходимости следует предусматривать регулирующие клапаны с приводом, обеспечивающим управление ими из рабочей зоны. Управление фрамугами должно быть механизировано и легко осуществляться изнутри и снаружи помещений.

Воздухоприемные отверстия приточных систем с механическим побуждением, как правило, следует предусматривать в стенах зданий. Допускается также применение отдельно установленных воздухоприемных устройств.

Рис. 5. Дефлектор: 1 – колпак; 2 – обечайка; 3 – конус; 4 – диффузор; 5 – шахта.

Воздухоприемные отверстия необходимо размещать на высоте не менее 2 м от уровня земли, а при заборе воздуха из зеленой зоны – не менее 1 м от уровня земли. При проектировании вытяжной механической вентиляции следует учитывать плотность удаляемых паров и газов. Причем если она меньше плотности воздуха, то воздухоприемники располагают в верхней части помещений, а если больше – в их нижней части.

Выброс в атмосферу загрязненного воздуха, удаляемого механической вентиляцией, должен предусматриваться над кровлей зданий. Выброс воздуха через отверстия в стенах без устройства шахт, выведенных выше кровли, не допускается. В виде исключения выброс может предусматриваться через отверстия в стенах и окнах, если вредные вещества не будут заноситься в другие помещения.

Выброс в атмосферу взрывоопасных газов должен происходить на расстоянии по горизонтали, равном не менее десяти эквивалентных диаметров (по площади) выбросной трубы, но не менее 20 м от места выброса дымовых газов. Местную вытяжную вентиляцию устраивают в местах значительного выделения газов, паров, пыли, аэрозолей. Такая вентиляция предотвращает попадание опасных и вредных веществ в воздух производственных помещений. Местную вытяжную вентиляцию следует применять на газо- и электросварочных постах, металлорежущих и заточных станках, в кузнечных цехах, гальванических установках, аккумуляторных цехах, на постах технического обслуживания, в помещениях у мест пуска автомобилей и тракторов. Технологические выбросы, а также выбросы воздуха, содержащего пыль, ядовитые газы и пары, следует очищать перед выпуском их в атмосферу. Объем воздуха, который необходимо подавать в помещение с требуемыми параметрами воздушной среды в рабочей или обслуживаемой зоне, следует рассчитывать на основании количеств теплоты, влаги и поступающих вредных веществ с учетом неравномерности их распределения по площади помещения. При этом принимают во внимание количество удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны воздуха местными вытяжными устройствами и общеобменной вентиляцией. Запрещается рассчитывать необходимый воздухообмен для производственных помещений по табличным значениям кратности воздухообмена k. По этому параметру допускается рассчитывать воздухообмен в основном санитарно- бытовых и общественно-административных помещений.

При затруднениях в определении количества выделяющихся вредных веществ расчет воздухообмена проводят согласно Санитарным нормам, в которых указано, что в производственных помещениях c объемом на одного работающего менее 20 м³ следует проектировать подачу наружного воздуха в количестве не менее 30 м³/ч на каждого работающего, более 20 м³ – не менее 20 м³/ч на каждого работающего. Если в воздух рабочей зоны выделяется несколько вредных веществ однонаправленного действия, то при расчете общеобменной вентиляции следует суммировать объемы воздуха, необходимые, для разбавления каждого вещества в отдельности. Вредные вещества однонаправленного или однородного действия влияют на одни и те же системы организма, поэтому при замене одного компонента смеси другим токсичность смеси не изменяется. Однонаправленностью действия обладают, например, смеси углеводородов, сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная), аммиак и оксиды азота, угарный газ и цементная пыль. В этом случае допустимое содержание вредных веществ определяют по формуле

где C₁, C₂,..., C_i – концентрации вредных веществ в воздухе помещения, мг/м³; g_пдк1, g_пдк2,..., g_пдкi – предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ, мг/м³. На следующем этапе проектирования составляют расчетную схему сети воздуховодов, на которой указывают местные вытяжные устройства и сопротивления (колена, повороты, шиберы, расширения, сужения), а также номера расчетных участков сети. Расчетный участок – это воздуховод, по которому проходит одинаковый объем воздуха при одинаковой скорости. По количеству воздуха, проходящего в воздуховоде за единицу времени, и его полному давлению подбирают центробежный вентилятор по аэродинамическим характеристикам. В соответствии со Строительными нормами и правилами выбирают вентилятор нужного исполнения: обычного, антикоррозионного, взрывобезопасного, пылевого. Рассчитывают необходимую мощность электродвигателя, по которой подбирают электродвигатель соответствующего исполнения. Выбирают способ соединения электродвигателя с вентилятором.

Определяют способ обработки приточного воздуха: очистка, подогрев, увлажнение, охлаждение. Выбросы в атмосферу содержащего вредные вещества воздуха, удаляемого из систем общеобменной вытяжной вентиляции, и рассеивание этих веществ следует предусматривать и обосновывать расчетом таким образом, чтобы концентрации их не превышали в атмосферном воздухе населенных пунктов максимальных среднесуточных значений. Степень очистки выбросов воздуха, содержащего пыль, принимают по справочнику. Если в выбросах воздуха содержание пыли не превышает справочных значений то этот воздух разрешается не подвергать очистке. Для очистки воздуха, удаляемого из помещений, используют инерционные и центробежные пылеотделители, а также фильтры различных конструкций.