Лекция 3: система вентиляцмии промышленных предприятий

Направление/специальность: 140100.62 Теплоэнергетика и теплотехника

(код, наименование специальности /направления)

Профиль/специализация: Промышленная теплоэнергетика__ Квалификация (степень) выпускника: бакалавр ____

Форма обучения: _ заочная____________ ______

 

Москва 2014 г.

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Практически каждое здание состоит из трех составляющих, которые связывают, дополняют и зависят друг друга. Это строительные, технологические и инженерные системы зданий. Все вместе они характеризуют предназначение здания и обеспечивают жизнедеятельность сооружения.
Самой сложной среди этих трех систем по праву считается инженерная часть. Именно поэтому очень важно проводить обслуживание инженерных систем здания. Инженерные системы зданий обеспечивают нормальную эксплуатацию сооружения, а также комфортную обстановку для людей. Инженерная система создает внутри сооружения определенные условия и обеспечивает здание энергией, производит воздухообмен, снабжение газом, поступление и отведение воды, а также отведение отработанных компонентов за пределы объекта. Следовательно, инженерная система состоит из электроснабжения, водопровода, канализации, газопровода, систем отопления и пожаротушения, телекоммуникационных сетей. Техническое обслуживание инженерных систем зданий общественного назначения помимо вышеперечисленных систем также включает в себя обслуживание холодильных систем, систем водоподготовки, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также подъемных устройств – лифтов и эскалаторов.

Основой нормального функционирования здания является его своевременное и профессиональное техническое обслуживание инженерных систем. Проводя техническое обслуживание инженерных систем, специалисты неукоснительно должны соблюдать все технические условия и регламент эксплуатации инженерных сетей.

Самые лучшие инженерные системы зданий – это системы, которые не заметны окружающим, но вместе с тем исправно выполняющие свои функции.. Большинство людей даже не подозревают, в каком плачевном состоянии находятся многие инженерные системы зданий. Отсутствие регулярной профилактики приводит к частым проблемам и аварийным ситуациям, будь-то засорение канализации, прорыв труб, перебои в подаче электрики и пр. Когда инженерные системы неисправны – нормальные условия для работы нарушаются. Значительно снижается эффективность труда. Комплексное и регулярное техническое обслуживание инженерных систем – гарантия бесперебойной работы всех систем здания.

 

2. СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Температура и относительная влажность воздуха в замкнутых производственных помещениях, а также степень его загрязненности пылью, аэрозолями, вредными парами, газами и т. п. должны строго соответствовать стандартам (1,2, 5), определяемым назначением каждого помещения, характером протекающих в нем технологических процессов и длительностью пребывания людей в этих помещениях.

Вместе с тем, постоянное изменение параметров наружного воздуха, а также влияние вредных выделений поступающих в атмосферу помещений от технологического оборудования и находящихся в нем людей, оказывают непрерывные возмущающие воздействия на состояние показателей воздушной среды и их отклонение от стандартов.

Для компенсации отрицательных воздействий внешней среды, людей и размещенного оборудования на состояние внутреннего воздуха, и стабилизацию его параметров в производственных помещениях могут размещаться системы:

— отопления, которые обеспечивают поддержание необходимых температур внутреннего воздуха в холодный период года;

— вентиляции, которые круглогодично удаляют вредные выделения из атмосферы помещения, а в теплый период года, кроме того, обеспечивают необходимый уровень температуры внутреннего воздуха.

Системы отопления и вентиляции — это компенсирующие и регулирующие системы ограниченного действия, так как каждая из них поддерживает стабильное значение лишь части необходимых параметров воздуха и только в определенные периоды года. Круглогодовое поддержание широкого круга необходимых параметров воздушной среды помещения (температуры, влажности, степени загрязнения, скорости движения и др.) можно обеспечивать компенсирующе-регулирующей системой кондиционирования воздуха (СКВ).

Все перечисленные системы функционируют потребляя, в определенные периоды года теплоту, поступающую от внешних источников теплоснабжения, а также холод и электроэнергию.

Инженер-промтеплоэнергетик должен хорошо владеть, а бакалавр по теплоэнергетике иметь развернутое представление о проблемах рационального проектирования и эксплуатации перечисленных выше систем, так как это позволит им надежно обеспечивать комфортные условия бытовой и производственной деятельности людей при экономном расходе энергоресурсов.

В настоящем пособии рассматриваются вопросы проектирования и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха в цехах и помещениях промпредприятий.

 

2.1. Назначение и классификация вентиляционных систем

Воздушная среда в замкнутых помещениях должна отвечать определенным стандартам, зависящим от назначения помещения, длительности пребывания в нем людей и характера протекающих технологических процессов.

Вместе с тем, течение производственных процессов и процессов жизнедеятельности человеческих организмов сопровождается выделением вредностей*, в результате чего в помещении происходит загрязнение воздуха и отклонение его параметров от тех значений, которые наиболее благоприятны для человека и проводимых технологических процессов.

В промышленных зданиях основными источниками вредностей являются технологические установки и аппараты и, в меньшей степени, находящиеся в производственных помещениях люди.

Виды вредных примесей, встречающиеся в воздухе этих зданий, определяются характером производственного процесса, а количество выделений зависит от степени совершенства технологического процесса и герметичности оборудования.

* Понятие «вредности» собирательно, обозначает избыточное поступление в помещение газов, паров, пыли, влаги, теплоты и других загрязнений.

Обычно в производственные помещения одновременно поступают различные виды вредностей, которые путем диффузии и конвекции распространяются по всему его объему.

В металлургической промышленности приходится встречаться с большими выделениями теплоты, минеральной и органической пыли при одновременном поступлении газов (СО₂, СО, О₂) и др. В химической — с значительными выделениями газов и паров самых разнообразных веществ в сочетании с пылью, теплотой и водяными парами. В пищевой — с пылью органического происхождения (мука, сахар и т. п.), одновременно с избытками теплоты, влаги, газов и паров. В жилых и общественных зданиях основным источником вредных выделений являются, люди и газовые плиты, а главными вредностями — диоксид углерода (СО₂), водяные пары и теплота.

В помещениях, где непрерывно выделяются вредности, поддержание метеорологических условий, соответствующих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, возможно лишь путем постоянного удаления загрязненного воздуха из помещения и подачи вместо него чистого, наружного, т. е. путем вентиляции.

Для создания нормальных метеорологических условий в цехах необходимы и широко распространены во всех отраслях народного хозяйства разнообразные вентиляционные системы, потребляющие для своего функционирования значительные количества электроэнергии и теплоты, и требующие существенных денежных и материальных затрат на строительство, монтаж и эксплуатацию. Например, на современном крупном металлургическом комбинате функционируют десятки крупных, отдельно стоящих, централизованных вентиляционных вытяжных и приточных станций с устройствами для очистки воздуха, а также тысячи более мелких цеховых вытяжных и приточных установок. Общий объем капитальных затрат в их сооружение доходит до 1% стоимости всего завода, а потребляемая мощность до 100—150 МВт электроэнергии и до 500—1500 МВт теплоты.

Необходимая интенсивность воздушного обмена в помещении зависит от интенсивности процесса загрязнения воздуха. В жилых и общественных зданиях ее величина находится в пределах от однократной до пятикратной смены всего заключенного в их объеме воздуха за час, а в производственных цехах нередко требуется двадцатикратная, а иногда и сорокократная его замена.

Для снижения необходимой кратности обмена, а следовательно, энергетических и материальных затрат на вентиляцию необходимо прежде всего обращать внимание на правильность организации обслуживаемых производственных процессов: применение современного оборудования для технологической обработки и внутрицехового транспорта материалов; изоляцию нагретых поверхностей; герметизацию и укрытие оборудования с целью локализации вредностей в местах их выделения; сокращение площади остекления ограждений, подвергающихся действию инсоляции; выполнение остеклений из теплоотражающего стекла и т. п. Выполнение перечисленных и аналогичных мероприятий позволяет существенно сократить объемы поступающих в помещение вредностей, а следовательно, и потребную кратность воздухообмена. Очистка удаляемого из помещения воздуха позволяет снизить вредные выбросы в атмосферу, а также использовать очищенный воздух для рециркуляции, что также снижает кратность обмена. На предприятиях с повышенной загрязненностью атмосферного воздуха проводят очистку и на его притоке.

Температура подаваемого в помещение свежего воздуха t_вп определяется значением необходимой температуры воздуха в его рабочей зоне t_вр, а также протекающими в цехе процессами.

В теплый период года, как правило, в помещение подается наружный воздух с его естественной температурой t_н, т. е. t_вп = t_вр.

В отдельных случаях, для цехов со значительными тепловыделениями, летом используется испарительное охлаждение подаваемого воздуха в приточных камерах и в этом случае t_вп < t_вр.

В холодный период температура подаваемого в помещение воздуха, как правило, должна совпадать с расчетной температурой воздуха внутри помещения, т. е. t_вп = t_вр. Если в помещении зимой имеются теплоизбытки, то приточный воздух подается в помещение с более низкой температурой, т. е. t_вп < t_вр, а если теплоизбытков нет, и вентиляция совмещена с воздушным отоплением, то воздух подается с более высокой температурой t_вп >^ t_вр.

Так как в холодный период года температура наружного воздуха ниже температуры воздуха в рабочей зоне, то приточный воздух перед подачей в помещение предварительно подогревается. Теплота, затраченная на его подогрев, есть теплота, расходуемая на вентиляцию. Вентиляция — сезонный потребитель теплоты, так как расходует ее только в холодный период года.

Удаление загрязненного воздуха из помещения производится с температурой t_ух. (Если вытяжка производится из рабочей зоны, то t_ух = t_вр, а если из верхней части помещения, то t_yx>> t_вр).

Многообразные виды вентиляционных систем классифицируются:

По способу организации перемещения вентиляционного воздуха.

Естественнная вентиляция, при которой приток и вытяжка воздуха происходит через аэрационные проемы и фонари, дефлекторы, открытые окна, двери и неплотности наружных ограждений. Перемещение воздуха происходит под действием разницы гравитационных и ветровых давлений снаружи и внутри помещений. При использовании естественной вентиляции воздухообмен осуществляется как непрерывно и нерегулируемо за счет фильтрации через неплотности ограждений (инфильтрация), так и регулируемо — при открывании аэрационных проемов, фрамуг окон, фонарей и др. (аэрация).

Естественная вентиляция достаточно проста в сооружении, осуществляется без специальных затрат электроэнергии и теплоты на перемещение и подогрев вентиляционного воздуха, требует минимальных капиталовложений, эксплуатационных расходов и затрат материалов и оборудования. Однако кратность воздухообмена при ее использовании ограничена, и организация равномерного распределения свежего воздуха по помещению затруднена. Поступление во внутрь здания в зимний период неподогретого наружного воздуха способствует возникновению холодных потоков, сквозняков и требует увеличенных расходов теплоты из систем отопления цеха.

Естественная вентиляция широко применяется в жилых зданиях. На промышленных предприятиях она круглогодично используется в цехах с большими тепловыделениями, а в остальных — только летом или в комбинации с принудительной вентиляцией.

Принудительная вентиляция или вентиляция с механическим побуждением выбрасывает загрязненный и подает вместо него чистый наружный воздух с помощью вентиляторов, приводимых во вращение электродвигателями.

Принудительная вентиляция позволяет обеспечить любую необходимую кратность воздухообмена, требуемую величину подпора или разряжения в помещении, а также равномерное вентилирование во всех его частях. Она облегчает использование теплоты выбрасываемого воздуха для подогрева свежего, сокращая тем самым потребность в теплоте, получаемой от внешних источников для его нагрева.

Перечисленные достоинства принудительной вентиляции, несмотря на большую стоимость ее сооружения и эксплуатации по сравнению с естественной, потребность в электроэнергии и значительный уровень шума при работе, обеспечили ее широчайшее использование в промышленных, торговых, спортивных и других видах зданий.

Комбинированная вентиляция объединяет совместную работу принудительной вентиляции и аэрации на одном объекте. Обеспечивая достаточно высокую интенсивность воздухообмена, она дешевле в эксплуатации и сооружении, чем принудительная, расходует меньше электроэнергии и требует меньше сложного оборудования и материалов.

Комбинированная вентиляция широко используется на промышленных предприятиях, а также в общественных и культурно-бытовых зданиях.

При использовании любого вида вентиляции загрязненный воздух удаляется из помещения вытяжной вентиляционной системой или устройством, а свежий подается приточной системой. Места отсоса загрязненного воздуха и подачи свежего выбираются таким образом, чтобы обеспечивалось наилучшее вентилирование помещения при наименьших эксплуатационных затратах. Если вредности распределены по всему помещению, то используется общеобменная вытяжная вентиляция, если же вредные вещества выделяются в отдельных местах, то для предупреждения их распространения по помещению устраивают местные отсосы загрязненного воздуха. Местная вытяжная вентиляция обеспечивает удаление вредностей из помещения при существенно меньших, по сравнению с общеобменной, объемах отсасываемого воздуха, т. е. требует вентиляторы меньшей производительности, меньшие диаметры воздуховодов, меньший расход электроэнергии.

В производственных цехах обычно применяется общеобменная приточная система вентиляции, В цехах большого объема со значительным выделением вредностей и малочисленным персоналом используется местная приточная вентиляция в виде воздушных душей, оазисов и т. п. Местная приточная вентиляция в этих условиях позволяет обеспечить необходимые санитарно-гигиенические условия на рабочих местах с меньшим количеством приточного воздуха.

Применение только одной вытяжной вентиляции и тем самым создание разряжения в вентилируемых помещениях целесообразно при выделении в них таких вредностей, проникновение которых в смежные — недопустимо. К таким помещениям относятся: цеха и лаборатории с выделением вредных газов и пыли, курительные комнаты, туалеты и т. п.

Использование только приточной вентиляции и создание тем самым повышенного давления возможно в цехах, технологический процесс в которых требует повышенной чистоты воздуха (точное машиностроение, электронная промышленность и т. п.) и не допускает подсосов воздуха из смежных помещений.

В большинстве промышленных зданий и цехов используется разнообразное сочетание принудительной и естественной, приточной и вытяжной, общеобменной и местной систем вентиляции, рис. 2.1, совместное действие которых обеспечивает необходимые санитарно-гигиенические и технологические требования к внутренней атмосфере, а также заданный уровень давления в помещениях при оптимальных экономических и энергетических затратах.

Для помещения, в котором проводятся процессы, допускающие возможность внезапных прорывов в его атмосферу вредных газов, паров, аэрозолей и других вредностей из оборудования и коммуникаций, необходима аварийная вентиляция, которая после включения должна обеспечить замену воздуха во всем объеме помещения не более чем за 5—7 минут.

 

2.2. Определение расчетного количества воздуха, поступающего в помещение из системы вентиляции

Количество вентиляционного воздуха, необходимого для удаления какого-то вредного выделения, поступающего в атмосферу помещения, определяется из баланса поступления и отвода данной вредности.

При поступлении в цех вредных веществ — G_BB, мг/с в виде газов, пыли или паров, удаление их осуществляется воздухом, отсасываемым общеобменной вытяжной вентиляцией в количестве L^г_оо, м³/с, а также с воздухом, отводимым. через местные отсосы в количестве L^г_MO, м³/с.

Концентрация вредных веществ в воздухе, отводимой общеобменной вентиляцией С_оо, мг/м³, не должна превышать ее предельно допустимой концентрации (ПДК) (С_оо С_пдк)-Значения ПДК различных веществ приведены в приложении 1.

В воздухе местных отсосов концентрация вредностей С_м мг/м³, как правило, существенно превышает ПДК (С_м>>С_ПДК) и ее значение принимается по согласованию с технологами.

Отсасываемый из помещения воздух заменяется наружным, поступающим из приточной вентиляции. Общее количество поступающего воздуха L^г_п компенсирует его отвод, т. е.

Концентрация вредного вещества в приточном воздухе С_п, мг/м³ не должна превышать 60% от ПДК, т. е.

Если в помещении необходимо поддерживать разряжение, то через приточную вентиляцию подается L_п=(0,97—0,98) (L_oo+L_мо), а остальная часть поступает путем инфильтрации. Если же в помещении необходимо поддерживать избыточное давление, то через приточную вентиляцию подводится L_п=(l,02—1,03) (L_oo+L_мo) и избыток воздуха отводится через щели и неплотности в соседние помещения и на улицу.

С учетом изложенного, материальный баланс газообразных и аналогичных вредностей, поступающих в помещение, и необходимое количество воздуха L^г_п для их удаления, определяется по выражениям (2.1а) и (2.2а):

где — коэффициент неравномерности распределения вредного вещества по объему помещения.

Если в помещение одновременно поступает несколько видов газов, паров и т. п., то по уравнению (2.2а) раздельно определяется необходимый приток для каждого из них, а для расчета вентиляционной системы используется максимальное из полученных значений величины притока L^г_п.

При удалении из атмосферы цеха избыточной влаги в виде водяного пара G_BЛ, г/с, необходимое количество приточного воздуха L^в_п, м³/с определится на основе выражений (2.16) и (2.26):

где L^в_оо и L^в_мо — секундный объем воздуха, удаляемый из помещения с избыточными влаговыделениями через общеобменную вентиляцию и через местные отсосы, м³/с; d_п, d_оо, d_м — соответственно, влагосодержание приточного воздуха, а также удаляемого общеобменной вентиляцией и через местные отсосы, г/(кг сухого воздуха); р_в — плотность воздуха в помещении, кг/м³.

Определение расхода воздуха L^в_п по выражению (2.26) проводится раздельно для холодного, переходного и теплого периодов года, принимая большую величину для выбора вентиляторов, диаметров воздуховодов и т. д. Соответственно, влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения общеобменной вентиляцией, d_оo определяется по предельным для каждого периода значениям температуры и относительной влажности воздуха в рабочей зоне помещения. Влагосодержание приточного воздуха d_п принимается по расчетной для каждого периода температуре и относительной влажности наружного воздуха.

Если перед поступлениями в помещение приточный воздух охлаждается в испарительной камере, то его влагосодержание принимается по температуре и относительной влажности на выходе из нее. Влагосодержание воздуха, удаляемого через местные отсосы, d_м принимают по указаниям технологов.

При удалении из помещения избытков явной теплоты Q_изб, кВт, необходимое количество приточного воздуха L^т_п, м³/с определится из выражения (2.1в) и (2.2в):

где L^T_оо и L^T_мo — соответственно, секундный объем воздуха, удаляемого из помещения с избыточными тепловыделениями через общеобъемную вентиляцию и через местные отсосы, м³/с; t_вп, t_yx, t_м — соответственно, температура приточного воздуха, удаляемого общеобменной вентиляцией и через местные отсосы, °С; с_в — удельная массовая теплоемкость воздуха в помещении, кДж/(кг К).

Определение расхода воздуха по выражению (2.2в) проводят раздельно для холодного, переходного и теплого периода года, принимая большую из полученных величин для выбора вентиляторов, диаметров воздуховодов и т. д. Избытки теплоты определяются для любого периода года как разность между величиной максимальных внутренних тепловыделений Q_TB^макс, кВт и теплопотерями помещения Q_тп, кВт

Для холодного периода теплопотери Q^х_тп, подставляемые в (2.3), определяются как сумма потерь теплоты через ограждения помещения и на нагрев инфильтрующегося в него наружного воздуха. Определение этих затрат теплоты производят при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования систем вентиляции t_HBP, °C. В зависимости от уровня требований к микроклимату помещения t_нвр принимается равной t^А_нх или t^Б_нx, °С. Для переходного периода Q^п_тп определяется аналогично, но при t_н = 8°С. в теплый период года Q^т_тп = 0.

Температура приточного воздуха t_вп в теплый период года принимается равной расчетной температуре наружного воздуха t^A_нт, °C, а если применяется испарительное охлаждение приточного воздуха, то равной температуре на выходе из испарительной камеры t_ик, °C. В холодный и переходный периоды года температура приточного воздуха поддерживается равной температуре в рабочей зоне (t_вп=t_вр), если воздух подается в рабочую зону. При подводе приточного воздуха в верхнюю зону помещения его температура принимается равной t_вп=t_вр—(5—10) °С. Температура воздуха, забираемого через местные отсосы t_м, °C принимается по указаниям технологов. Температура воздуха, забираемого из помещения через общеобменную вентиляцию, t_ух, °С принимается на 3—10°С выше температуры приточного воздуха.

Если в помещении одновременно выделяются пыль, газы, теплота, влага и т. п., то для выбора вентиляторов и воздуховодов принимают большее из значений L^г_п, L^в_п, L^т_п, подсчитанных по всем периодам года. Для выбора калориферов в качестве расчетного расхода приточного воздуха L_пр, м³/с принимают большее из значений L^г_п, L^в_п, L^т_п, подсчитанных для холодного периода. Если в помещение одновременно поступают избытки теплоты Q_изб, кДж/с и водяных паров GB_вл, г/с и отсутствуют местные отсосы, то необходимый воздухообмен для их удаления целесообразно определять с использованием диаграммы h, d (рис. 2.2). С этой целью на диаграмме откладывается точка «П» с параметрами поступающего приточного воздуха (t_вп, °С, d_п, г/кг, h_п, кДж/кг). Затем вычисляется значение углового коэффициента процесса изменения состояния воздуха при его одновременном нагреве и увлажнении = Q_изб/ G_BЛ, кДж/г. Из точки «П» под углом е откладывают луч до пересечения с линиями предельно допустимых значений температуры t_ух^пр и влажности d_оо^пp отсасываемого воздуха, обозначая точки пересечения луча с этими линиями как В_t, и B_d. По состоянию той из них, в которой обеспечиваются параметры t_в t_yx^пр и d_B d_оо^пp, определяют энтальпию уходящего воздуха h_yx, кДж/кг и подсчитывают необходимую величину воздухообмена L_п^T+B, м³/с

 

2.3. Основные элементы вентиляционных систем

Системы приточной вентиляции (рис. 2.1) могут включать в свой состав:

—воздухоприемные устройства, через которые наружный воздух поступает в систему;

—приточные станции или камеры с размещаемыми в них вентиляторами с электродвигателями и устройствами для подогрева, очистки и увлажнения наружного воздуха;

—воздуховоды, через которые подогретый и очищенный наружный воздух подается к вентилируемым помещениям и распределяется внутри них;

—приточные насадки или отверстия, через которые воздух из воздуховодов поступает в помещения.

Системы вытяжной вентиляции (рис. 2.1) содержат в своем составе:

—вытяжные устройства в виде отверстий, коллекторов, рукавов, через которые загрязненный воздух из помещения или от оборудования отсасывается в воздуховод;

—воздуховоды, по которым удаляемый воздух поступает к вытяжной камере с отсасывающими вентиляторами;

—вытяжную камеру или вытяжную аспирационную станцию, в помещении которых размещаются отсасывающие вентиляторы с электроприводом, и устройства для очистки воздуха перед выбросом его в атмосферу или перед отбором на рециркуляцию;

—вытяжную шахту или дефлекторы, через которые отсасываемый воздух выпускается в атмосферу.

Некоторые из перечисленных элементов в отдельных разновидностях вентиляционных систем могут отсутствовать.

Многие системы вентиляции промышленных предприятий кроме регулирующих элементов (дроссель-клапаны, задвижки и т. п.) обеспечиваются дистанционным управлением и сигнализацией, а также блокировкой с обслуживаемыми технологическими объектами.

Воздухоприемные устройства приточных систем выполняются в виде шахты, примыкающей к наружной стене вентилируемого здания, располагающейся на его крыше или стоящей на расстоянии от него. Допускается забор воздуха непосредственно через проемы в стенах и окнах. Поступающий в помещение воздух может содержать в своем составе вредных веществ не выше 30% от уровня ПДК, а так как воздух на территории предприятия, как правило, существенно загрязнен пылью и вредными газами, то воздухоприемные устройства выполняются таким образом, чтобы обеспечивался его забор с минимальным содержанием вредных примесей. В воздухоприемной шахте на высоте не менее двух метров от уровня земли располагаются отверстия (проемы), закрытые жалюзи или металлические зонты для защиты от попадания посторонних предметов и дождя. Необходимая площадь отверстий и сечения шахты должна обеспечивать поступления и перемещения в них воздуха со скоростью не более 2—5 м/с. Воздухоприемник размещается не ближе 10—12 м от источников загрязнения воздуха (котельные, вытяжные шахты самого вентилируемого здания и т. п.) с учетом наблюдаемой розы ветров. Если расстояние между приточной и вытяжной шахтами менее 10 м, то последняя должна выполняться на 2,5 м выше первой.

Вытяжные шахты, располагаемые по коньку крыши, должны быть выше него не менее чем на 0,5 м. Если шахта удалена от конька на расстояние свыше 3 м, то ее высота — выше линии, проведенной от конька вниз под углом 10° к горизонту. Сечение вытяжной шахты должно обеспечивать движение воздуха со скоростью не более 1,5—8 м/с.

Приточные станции или камеры размещаются непосредственно в производственных помещениях у наружных стен, а также в пристраиваемых снаружи или отдельно стоящих зданиях.

Вытяжные камеры и аспирационные станции могут размещаться на перекрытиях и крышах, в межферменных пространствах и на полу помещений, а также в пристраиваемых или отдельно стоящих зданиях. Целесообразно центральное расположение приточных и вытяжных камер по отношению к размещению воздуховодов вентиляционных систем. Размеры приточных и вытяжных камер или станций определяются размерами и количеством устанавливаемого оборудования (вентиляторов, калориферов, фильтров и т. п.) и необходимостью обеспечить удобство его монтажа и обслуживания.

Воздуховоды в цехах-промышленных предприятий с диаметрами от 0,1 до 3,0 м выполняются металлическими. Площадь их сечения для приточной системы выбирается из условия обеспечения движения воздуха со скоростью 10— 12 м/с на участках с большими диаметрами и 3—6 м/с на участках с малыми диаметрами. В воздуховодах вытяжной вентиляции поддерживается скорость 2—5 м/с.

Используются воздуховоды квадратного и прямоугольного сечения, осуществляются перемещения воздуха по проходным или полупроходным тоннелям, а в системах вытяжной вентиляции используются асбоцементные и пластмассовые трубы. Воздуховоды в промышленных цехах, как правило, прокладываются открыто по стенам и колоннам здания в габаритах ферм, фонарей и других строительных конструкций. Трассы воздуховодов выбирают из условий минимальной их протяженности и минимального количества отводов. Такой подход позволяет снизить затрату материалов и обеспечить минимальные аэродинамические потери. При объединении в общую вытяжную систему переменно работающих отсосов от нескольких групп пылящего оборудования в воздуховодах на ответвлениях от каждой группы устанавливают пылевые клапаны, снижающие нагрузку вентиляторов и аспирационных устройств.

Вентиляторы для приточных и вытяжных систем промпредприятий поставляются широкой номенклатурой типоразмеров в обычном, пылестойком или антикоррозионном исполнении. Максимальные производительности используемых вентиляторов достигают 300 м³/с, а развиваемое ими давление — 5 кПа. В промышленных системах используются как центробежные, так и осевые вентиляторы, выбор типоразмеров и количества которых осуществляется, исходя из обеспечения подачи максимального. расчетного расхода воздуха при минимальном числе работающих с высоким КПД вентиляторов. В системах, где максимальный расход воздуха в зимний период существенно ниже, чем в летний, используются двухскоростные приводные электродвигатели.

Калориферы для подогрева зимой холодного наружного воздуха поставляются как в гладкотрубном, так и в оребренном по воздушной стороне исполнении. В зависимости от количества нагреваемого воздуха они могут собираться в группы путем подключения их параллельно или последовательно по ходу воздушного потока.

При использовании в качестве греющего теплоносителя пара применяются только одноходовые калориферы, группы которых могут подключаться параллельно по пару. Расчетный коэффициент теплопередачи паровых калориферов k_кр, кДж/(м² с К) определяется из (1, формула 4.76). Расчетная разность температур между теплоносителями в этом случае °С, где t_s — температура насыщения пара, поступающего в калорифер, С; t_нвр — расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, °С.

При использовании в качестве греющего теплоносителя воды из тепловой сети применяются как одно-, так и многоходовые по воде калориферы, которые могут собираться в группы, подключаемые как параллельно, так и последовательно по воде.

Расчетный коэффициент теплоотдачи водяных калориферов k_кр, кДж/(м² с К) определяется из (1, формула 4.7а).

Расчетная разность температур между теплоносителями в водяных калориферах, °С, где _1вр, _2вр — расчетные температуры воды, входящей и выходящей из калориферов, при температуре наружного воздуха равной t_нвр, ^оС.

При повышении температуры наружного воздуха регулирование (снижение) теплопроизводительности калориферной системы с паровым теплоносителем производится путем пропуска части воздуха помимо калориферов. При водяном теплоносителе регулирование может осуществляться как аналогично, так и изменением температуры или расхода греющей воды.

Устройства для очистки' вытяжного и приточного воздуха обычно применяются для удаления из него пыли. Для этих целей используются фильтры из пористых или сетчатых материалов (ткань, металлические сетки и т. п.). Размещаются эти устройства после вентиляторов пылестойкого исполнения и до них — при обычном исполнении. Пропускная способность современных очистных устройств может достигать 140 м³/с. Приточные и вытяжные насадки и отверстия в воздуховодах выбираются таким образом, чтобы обеспечить организацию воздухообмена в каждом конкретном помещении. При этом учитывается то, что каждая приточная струя, выходящая из отверстия или насадки вовлекает в движение окружающие массы воздуха и по ее ходу масса струи возрастает, а скорость перемещения снижается. (Круглая струя на расстоянии в 15 диаметров от выпускаемого отверстия снижает скорость в пять раз и в пять раз увеличивает массу). [3]. Поэтому, иметь в помещении дальнобойные струи необходимо минимальное количество отверстий большого диаметра. Если же требуется погасить скорость движения вблизи от места выпуска, то целесообразно иметь большее количество отверстий малого диаметра. При выборе месторасположения отверстий необходимо учитывать то, что ось струи, имеющей температуру выше температуры помещения, отклоняется вверх, а ниже— вниз. К всасывающим отверстиям воздух притекает со всех сторон и уже на расстоянии одного диаметра от него скорость в 20 раз ниже скорости всасывания, поэтому при местных отсосах лучше узкие прямоугольные отверстия.

 

2.4. Определение потребности систем вентиляции в теплоте

При нормальной работе приточных вентиляционных систем в холодный период года подаваемый ими в помещение наружный воздух с температурой t_H необходимо нагревать до температуры t_вп. Для этих целей к воздуху через калориферные установки подводится теплота от внешних источников в количестве Q_B, кВт

Для отдельного вентилируемого помещения выражение (2.4а) часто преобразуют к виду:

а для здания с наружным объемом V_зд, м³ и несколькими вентилируемыми помещениями к виду:

где