Вентиляция (лат. Ventilatio проветривание) – обеспечение жилых, общественных, и производственных зданий воздухом, отвечающим гигиеническим требованиям. В общем виде процесс вентиляции сводится к удалению из помещений загрязненного воздуха и замене его чистым воздухом. Воздухообмен в помещениях (кроме герметических) происходит всегда в результате естественного проветривания за счет неплотностей ограждений и разности давлений снаружи и внутри зданий. Естественный воздухообмен состоит из двух процессов: проникновения воздуха в помещение, называемого инфильтрацией, и просачивания воздуха из помещения наружу, называемого эксфильтрацией. Естественный воздухообмен обычно невелик по объему и зависит от случайных факторов (градиент температур снаружи в внутри здания, скорости и направления ветра). Поэтому он называется неорганизованным. Организованный воздухообмен достигается специальной вентиляцией. Перемещение воздуха в вентиляционной системе под действием гравитационных сил и ветра обозначается как естественная. Вентиляция, которая обеспечивается с помощью открывания окон или фрамуг (рисунок 4.7) , в производственных зданиях еще и фонарей (аэрация) или применения каналов (канальная система В).
Рисунок 4.7 - Регулируемая фрамуга с прикрепленным к ней шнуром и системой рычагов. Направление потока наружного воздуха показано
стрелками
141
Поступление воздуха в помещения при этом происходит за счет давления, создаваемого разностью объемных весов наружного и внутреннего воздуха. Системы вентиляции, где побудителем для движения воздуха являются вентиляторы, называются системами с механическим побуждением (искусственная вентиляция) и подразделяются на следующие основные типы: приточные системы, обеспечивающие подачу в помещение наружного воздуха; вытяжные системы, с помощью которых воздух удаляется из помещения (рис. 4.8), и приточно – вытяжные системы, обеспечивающие организованную подачу и удаления воздуха.
Рисунок 4.8 - Схема втяжной вентиляции. Стрелками показано направление воздушного потока
1 – вытяжная шахта с дефлектором; 2 и 4 – приточные отверстия; 3 и 5 – приточные каналы; 6 – калорифер; 7 – воздухозаборная шахта; 8 и 10 – вытяжные отверстия; 9 и 11 – вытяжные каналы; 12 – вытяжной сборный
канал.
Рисунок 4.9 - Схема общеобменной приточно – вытяжной вентиляции (стрелками указано направление воздушного потока)
142
а – пропеллерный: б – осевой и цилиндрический обечайке (барабане); в) основной с направляющими лопатками и цилиндрической обечайке; г) –
центробежный; 1 – монтажное кольцо; 2 – электродвигатель; 3 –
цилиндрическая обечайка; 4 – направляющие лопатки; 5 – спиральный кожух.
Рисунок 4.10 - Различные виды вентиляторов
В зависимости от направления вращения вентиляторы могут быть правого вращения(колесо вентилятора вращается по часовой стрелке, если смотреть на него со стороны привода) или левого вращения (вращение вентилятора идет против часовой стрелки). По принципу действия вентиляторы классифицируются на центробежные, в которых воздух протекает радиально по отношению к ротору, и осевые, в которых воздушный поток протекает вдоль оси ротора. Разновидностью осевого вентилятора является вентилятор электрический пропеллерный, обычно используемый в быту для свободного перемещения воздуха и преодоления небольших сопротивлений. Качество воздуха в помещениях определяется тепловлажностным его состоянием, газовым составом, ионным режимом и загрязнением.
В жилых и общественных зданиях источниками загрязнения воздуха являются, в основном, люди, бытовые приборы и аппараты, а основными факторами являются избыточное тепло, пыль, продукты неполного сгорания бытового газа. Химический состав воздуха изменяется при длительном пребывании людей в помещении вследствие того, что во вдыхаемом воздухе содержится около 21% кислорода и 0,03% углекислого газа, а в выдыхаемом – содержание кислорода падает до 16%, а углекислого газа возрастает до 4,5%.
Т.о., в невентилируемом помещении происходит некоторое уменьшение
143
кислорода и увеличение углекислого газа. Одновременно выделяются так называемые антронотоксины (аммиак, сероводород, летучие жирные кислоты), повышается температура и влажность воздуха.
При определении необходимого воздухообмена помещения расчет обычно ведется по углекислому газу, выделяемому человеком. Установлено, что взрослый человек в спокойном состоянии выделяет 22,6 л\час, ребенок до 12 лет – 12 л\час углекислого газа. Содержание углекислого газа в воздухе населенных пунктов с малым количеством промышленных предприятий составляет 0,04% и в крупных городах 0,05%. Допустимая концентрация углекислого газа в воздухе помещений для жилых и общественных зданий равна 0,1%.
Согласно действующим нормам, количество приточного воздуха на одного человека устанавливается в пределах 20 – 40 м3\час. Физиолого – гигиенические исследования свидетельствуют, что оптимальное самочувствие человека в закрытых помещениях с искусственной вентиляцией обеспечиваются при подаче 80 – 100 м3\час свежего воздуха на одного человека. Состояние воздушной среды в помещениях определяются не только количеством приточного воздуха, но и кратностью воздухообмена, т.е.
отношением количества подаваемого (или удаляемого) воздуха в течение часа к внутренней кубатуре помещения (таблица 4.13).
Таблица 4.13 - Расчетные величины вентиляционного обмена в помещениях жилых, общественных и лечебно – профилактических зданий
Наименование помещений Кратность или величина вентиляционного обмена
приток вытяжка
Жилая комната в квартирах и общежитиях
- 3 м3/час на 1 м2
площади комнаты Кухни квартиры и
общежития
- Не менее 60 м3/час
Ванная индивидуальная - 25 м3/час
Уборная индивидуальная - 25 м3/час
Школьные классы - 6 – кратный в час
Гимнастический зал - 3 – кратный в час
Клубы 40 м3/час наружного воздуха на 1 зрительное лицо Кинотеатры 40 м3/час наружного воздуха на 1 зрительное лицо
Детские ясли – сады -1 кратный в час
Вузы (актовый зал) 40 м3/час наружного воздуха на 1 место Гостиницы 30 м3/час на 1 гостиничное место
Больницы:
а) палаты для взрослых 40 м3/час на койку 40 м3/час на койку б) для детей 20 м3/час на койку 20 м3/час на койку в) операционные +6 кратный в час -5 кратный в час г)перевязочные, процедур. +1,5 кратный в час -2 кратный в час
144
Дифференцированные вентиляционные нормы, приведенные в таблице рассчитаны в основном на действие искусственной вентиляции.
Промышленная вентиляция также может быть естественной и механической. Естественная организованная вентиляция промышленных зданий (аэрация) характеризуется большими кратностями воздухообмена при очень малых затратах энергии и эффективно используется в цехах со значительными теплоизбытками (св. 20 ккал/м3/час). Летом наружный воздух через проемы в наружных стенах и окнах, которые открывают на уровне от 0,3 до 1,8 м от пола, поступает в цех и ассимилируя вредности, удаляется через проемы в аэрационно – световых фонарях и в противоположных стенах (при наличие ветра). Зимой во избежание непосредственного воздействия холодного воздуха на работающих приточные проемы открывают на уровне не ниже 4 м от уровня пола. Если теплоизбытки невелики или здание имеет значительную ширину, наряду с аэрацией применяется механическая подача и удаление воздуха с помощью вентиляторов или дефлекторов, являющихся естественными побудителями тяги, использующими давление ветра.
В механической вентиляции используются вытяжные и приточные системы. Наиболее эффективно удаление загрязненного воздуха непосредственно от источника вредных выделений с помощью местных отсосов, которые полностью укрывают места вредных выделений (рисунок 4.11).
Иногда над аппаратами устраивают зонты (рисунок 4.11), открытые со всех сторон или обрамленные с двух или трех сторон шторами. У сварочных постов, например, оборудуются панели со щелевыми всасывающими отверстиями, сокращающими объем вытяжки (рисунок 4.11).
Гальванические ванны, поверхности которых должны быть открыты,
обычно оснащаются одно- или двухсторонними бортовыми отсосами (рисунок 4.11) или бортовыми отсосами с передувками (рисунок 4.11).
Оборудование дробильных, шлифовальных и других цехов со значительными пылевыделениями оснащается укрытия с аспирацией пыли. В некоторых производствах, например, в прядильных цехах химические волоконные машины полностью капсулируются и оснащаются двухрежимной вытяжкой: усиленной – при открывании капсуляции и уменьшенной – при закрытии последней.
В местных отсосах, предназначенных для удаления взрывоопасных газов, паров аэрозолей и их смесей, используются в качестве побудителей тяги эжекторы.
Воздух, удаляемый местными отсосами, перед выбросом в атмосферу подлежит очистке, для чего используются аппараты для улавливания пыли (циклоны, тканевые фильтры, мокрые пылеуловители др.).
145
1 – вытяжной шкаф; 2 – витринный отсос; 3 и 4 – некоторые виды вытяжных зонтов; 5 – вытяжная панель; слева – вид спереди, справа – вид сбоку
Рисунок 4.11 - Местные отсосы
Для очистки выбросов от паров, газов (например, сероуглерода) и аэрозолей служат специальные устройства. При отсутствии средств очистки предусматривается организация факельного выброса удаляемого воздуха так, чтобы концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы не превышали предельно допустимых. Кроме местных отсосов для удаления нелокализованных вредностей и предусматривается общеобменная вытяжка из верхней или из верхней и нижней зон помещения в объеме не менее однократного воздухообмена. Общеобменная вытяжка для ассимиляции всех вредностей применяется также при невозможности устройства внешней вентиляции. Оборудование вытяжных систем располагают на технических этажах, чердаках или боксах; при необходимости оно может устанавливаться открыто в помещениях, на полу, на площадках, на колоннах и стенах, с необходимыми мерами шумоглушения, а при благоприятных климатических условиях и снаружи.
146
1 и 2 – бортовые отсосы: 1 – двухсторонний; 2 – односторонний; 3 – бортовой отсос с передувкой; 4 – аспирационное укрытие шлифовального круга.
Стрелками указано направление воздушного потока.
Рисунок 4.12 – Виды отсосов
Приточные системы подают в помещения наружный или смесь наружного и рециркуляционного (забираемого из помещения) воздуха (рисунок 4.12).
Рециркуляция, позволяющая сократить затраты тепла и холода, допускается при условии, что в воздухе помещения не содержатся болезнетворные бактерии, отсутствуют резко выраженные запахи или вредные вещества 1,2 и 3 – го классов опасности. Содержание вредностей в приточном воздухе не должно превышать 30% его ПДК для помещений. При облучении рабочего места теплом от раскаленных материалов и оборудования свыше 300 ккал\м3\час используется так называемое воздушное душирование, т.е оборудование работающим направленным потоком воздуха.
Подачу приточного воздуха организуют по возможности ближе к рабочему месту через приточные насадки так, чтобы воздух перемещался из чистой зоны в загрязненную. Если это невозможно, приточный воздух направляют в верхнюю зону рассеянно (например, перфорированными воздуховыводами) или сосредоточенно.
147
1 – многодифуззорные приточные насадки; 2 – многополочная приточная насадка; 3 – забор рециркуляционного воздуха; 4 – забор наружного воздуха;
5 – утепленный клапан наружного воздуха; 6 – клапан рециркуляционного воздуха; 7 – смесительный клапан; 8 – воздушный фильтр; 9 – калориферы;
10 – приточный вентилятор; 11 – электродвигатель вентилятора; 12 – приточный перфорированный воздухораспределитель в производственном
помещении. Стрелками указано направление воздушного потока.
Рисунок 4.13 - Схема приточной вентиляции
Наружный воздух забирается приточными установками на высоте не менее 2 м от земли от чистой зоны, удаленной от вентиляционных выбросов
148
на расстояние не менее 20 м, смешивается при необходимости ре- циркуляционным, очищается в фильтре, подогревается в калорифере и вентилятором подается через воздуховоды в помещение. Если такие установки не могут обеспечить требуемые параметры, то их оснащают аппаратами увлажнения (адиабатическими установками испарительного охлаждения) в виде форсуночных камер и т.п. Если и испарительное охлаждение не может обеспечить требуемые условия, оборудуются аппараты полного или неполного, круглогодового или сезонного кондиционирования воздуха.
При возможности внезапного поступления в воздух вредных газов, паров и т.д. предусматривают аварийную вентиляцию, как правило, вытяжную.