Значение климатических систем для современного жилища трудно переоценить. Чем они совершеннее, тем в большем диапазоне и точнее позволяют контролировать параметры воздушной среды и соответственно добиваться большего комфорта.

Современные дома из кирпича и бетона, оснащенные стеклопакетами, представляют собой почти герметичную конструкцию, в которой естественная вентиляция затруднена. Кроме того, планировка современного дома с разбиением на изолированные зоны (кухня-столовая, гостиная, отдельные спальни, гардеробные, душевые комнаты и санузлы) еще больше затрудняет вентиляцию.

В результате происходит застой воздуха. В нем скапливаются вредные вещества, повышается влажность, что, в конечном счете, сказывается на здоровье. Решает эту проблему система приточно-вытяжной вентиляции, самостоятельно или вместе с кондиционированием воздуха.

Естественная вентиляция

Простейший вариант. Приток осуществляется через клапаны инфильтрации воздуха, монтируемые в стенах, или через окна. Вытяжка – через стандартные каналы. В зоне санузла и кухни даже при этом варианте лучше организовать принудительную вытяжку.

Кондиционирование в этом случае осуществляется банальными сплит-системами. Основной недостаток данного варианта - неконтролируемый климат в отдельном помещении и сквозняки в зимнее время. Кстати, при избыточной вытяжке возможен так называемый "Переворот котла". Когда образуется приток воздуха в котельную через дымоход и при этом котёл гаснет.

Принудительная система вентиляции

Второй вариант, лишённый выше перечисленных недостатков. В ней механические и приток, и вытяжка. В этом случае вентиляцию можно как совмещать с кондиционированием, так и делать обе системы раздельно. При совмещении с кондиционированием получаем заданную температуру и в зимнее, и в летнее время. Для этого в приточном оборудовании добавляется секция охлаждения и копрессорно-конденсаторный блок.

Приточное оборудование может состоять из отдельных элементов (вентилятор, калорифер, фильтр) – это более дешёвые варианты. Основные недостатки – большие габариты и повышенный уровень шума.

Более дорогой и более продвинутый вариант - моноблочная приточная установка. В такой конфигурации все компоненты вентиляционной системы – приточный вентилятор, воздушные фильтры, калорифер для подогрева поступающего в помещение воздуха, автоматика – собраны в компактном шумоизолирующем корпусе, который может устанавливаться как снаружи, так и внутри помещения.

Третий вариант ещё более дорогой и совершенный. Приточная система совмещается с мультизональным кондиционированием. При данном варианте каждое помещение не только обеспечивается вентиляцией, но и раздельным температурным режимом (бассейн +27, спальня +25, зал +22, винный погреб +15).

Приточно–вытяжная система с рекуператором

Очень часто бывает, что котельная для коттеджа уже спроектирована, а про вентиляцию вспомнили в последнюю минуту.

В данном случае спасёт приточно–вытяжная система с рекуператором, поскольку в данной системе практически не нужно тратить тепло на подогрев воздуха. Благодаря рекуператору тепло или холод воздуха, покидающего дом по каналам вытяжной вентиляции, передается свежему приточному. Этот вариант самый дорогой, но и самый продвинутый, требующий минимальных эксплуатационных затрат.

Проблема пониженного уровня влажности в зимний период

Влажность в пределах 45%-55% является наиболее полезной для здоровья. Отопительная система и сухой зимний воздух часто понижают уровень влажности ниже 20%. Чем дольше мы используем центральное отопление, тем воздух становится суше. В результате - пересохшее горло, потрескавшиеся губы, статическое напряжение и много других неприятных явлений. Деревянный пол, старинная мебель, картины, музыкальные инструменты также могут испортиться от сухого воздуха.

Вентиляционная система производственного помещения создает и поддерживает климатические показатели, нормы которых регламентируются инструкциями санэпиднадзора.

Влажность, температура и скорость воздушного потока важны для здоровья сотрудников предприятия и соблюдения технологического процесса. В отличие от бытовых объектов, на производствах контролируются и такие показатели, как количество механических и химических примесей в воздухе.

В некоторых случаях микроклимат в помещении должен обеспечивать оптимальные условия для хранения (например, в хранилищах музеев или библиотек), тогда удобство персонала отходит на второй план.

Классификация систем вентиляции на производстве

Промышленные вентиляционные системы и установки можно разделить по следующим свойствам:

• Способ передвижения воздушных масс: на свободное и принудительное;
• Характер действия: вытяжная или приточная;
• Обслуживаемая зона: локальная или общеобменная;
• Особенности конструкции: бесканальная или канальная.

Естественное побуждение

Вентиляция с естественным движением потока обладает следующими свойствами:

• перемещение воздушных потоков обеспечивается методом аэрации;
• за счет разности давления между цехом и концом вытяжного канала, находящимся выше кровли строения;
• за счет напора ветра.

Согласно основам вентиляции помещений производственного типа, естественное побуждение реализуют на производствах с мощным выделением тепла и содержанием механических примесей не более 30% ПДН в местах работы персонала.

Если перед подачей воздуха его необходимо обработать, такой метод, как аэрация не подходит.

Для стабильного движения воздушных масс за счет разности давления перепад высот между точками забора и выброса должен составлять от 3 метров. В такого вида максимальная продолжительность горизонтальных вентканалов составляет 3 метра. Воздух в системе двигается со скоростью, не превышающей один метр в секунду.

Сооруженная по такому принципу вентиляционная система помещений дешева, просто монтируется и эксплуатируется. Однако эффективность ее нестабильна и варьируется от множества внешних факторов.

Механическое побуждение

В системах вентиляции помещений, работающих на механической тяге, применяются устройства, переправляющие массы воздуха на необходимые расстояния.

Воздух подается и отводится из рабочей зоны в нужных объемах при любых окружающих условиях. Если требуется, приточный воздух можно отфильтровать, охладить, нагреть, осушить или увлажнить. Естественная вентиляция не позволяет обеспечить оптимальные показатели воздуха. Параметры притока аналогичны показателям атмосферного воздуха.

Наиболее распространены системы вентиляции со смешанным побуждением.

Приточное оборудование подает в обслуживаемое здание свежий воздух. Одновременно с этим вытяжные механизмы вытягивают загрязненные, горячие или влажные пары.

При расчетах вентиляции помещений важно правильно сбалансировать объем подаваемого и отводимого использованного воздуха.

Локальная вентиляция

Принципиальное отличие локальной схемы воздухообмена в том, что воздух подается точечно в определенное место (локальная приточка) и отводится таким же способом (локальная вытяжка).

Вот перечень компонентов местной приточной вентиляции, используемых в помещениях промышленного назначения:

• воздушные души (потоки воздуха, идущие в определенное место с большой скоростью);
• отгороженные от общей площади участки, где создается особая атмосфера;
• воздушные завесы.

В связи с высокой эффективностью и экономичностью локальной вентиляции, она очень широко применяется на различных видах производств.

Вытяжная локальная вентиляция необходима, когда ядовитые вещества либо жар выделяются точечно и нужно предотвратить их распространение.

Элементы местной вытяжной вентиляции:

• вытяжные зонты;
• бортовые вытяжки;
• кожухи над оборудованием;
• воздушные завесы.

При расчетах вентиляции помещения учитываются следующие требования:

• локальная вытяжка не должна мешать ходу технологического процесса;
• вся поверхность выделения вредностей должна быть охвачена;
• выделения отводятся по ходу их физического движения (холодные направляются вниз, а горячие, согласно законам физики – вверх).

Отработанный воздух перед выпуском в окружающую среду обязательно очищается. Иногда достаточно лишь одного фильтра грубой очистки, при необходимости устанавливается каскад фильтров разной степени очистки. Несмотря на эффективность локальных систем, они не всегда справляются с поддержанием необходимого микроклимата.

Общеобменная вентиляция

Общеобменная вентиляционная система нужна тогда, когда вредные примеси, влага и тепло распределяются по всему объему помещения.

Приточная общеобменная система уменьшает концентрацию вредных веществ и вытесняет загрязненные воздушные массы.

Вытяжная общеобменная вентиляция представляет собой систему воздуховодов и вентилятор. Если протяженность вентканала не более 40 м, устанавливается осевой вентилятор, в противном случае – центробежный, как более мощный.

Особенности расчетов систем вентиляции

Расчеты и вид вентиляции помещения зависят от его назначения. должна удалять следующие виды загрязнений, выделяющиеся в процессе работы оборудования и людьми:

• горячий воздух;
• взрывоопасные и ядовитые примеси в воздухе;
• пары воды.

Расчет вентиляции помещения осуществляется по каждому из видов загрязнений, присутствующих в воздухе.

Расчет ведется по количеству приточного воздуха, необходимого для нормальных условий работы.

Расчет вентиляции по излишкам тепла:

Q=Qu + (3,6V – cQu(Tz – Tp)/c(T1 – Tp),

где Qu – объем воздуха, отводимый локальными отсосами, в куб.м\ч, V – количество теплоты, выделяемое оборудованием и продукцией, в ваттах, c – теплоемкость, берется из справочников, равна 1,2 кДж, Tz – температура отработанного воздуха, отводимого от рабочих мест, в градусах Цельсия, Tp – температура приточного воздуха, в градусах Цельсия, T1 – температура удаляемого общеобменной вентиляцией воздуха.

Расчет для взрывоопасных и токсичных производств

При расчете вентиляции для производств с взрывоопасными или отравляющими выделениями, задача стоит в разбавлении их до предельно допустимого уровня.

Q = Qu + (M – Qu(Km – Kp)/(Ku – Kp),

где М – масса ядовитых веществ, выделяемых в воздух за 1 час, в мг, Km – содержание ядовитых веществ, в отводимом местными системами воздухе, в мг\куб.м, Kp – содержание отравляющих веществ в приточном воздухе, мг\кубометр, Ku – содержание отравляющих веществ, в воздухе, отводимом общеобменной системой, мг\кубометр.

Расчет при повышенном содержании влаги

Q = Qu + (W – 1,2(О m – О p )/(О1 – О p )),

здесь W – количество влаги, попадающей в воздух цеха за 1 час, в мг\ч, Оm – количество пара, отводимого локальной системой, в гр\кг, Оp – влажность приточного воздуха, гр\кг, О1 – количество пара в воздухе, отводимом общеобменной системой, гр\кг.

Расчет выделений от персонала

При расчете вентиляции некоторых помещений важно учитывать каждый грамм влаги, попадающий в воздух. Тогда расчет осуществляется по числу сотрудников:

Q = N *m,

здесь N – число сотрудников, m – расход атмосферного воздуха в расчете на 1 чел в час.

Категории помещений по пожарной безопасности

монтаж вентиляции ангараKONICA MINOLTA DIGITAL CAMERA

Помещения любого назначения: производственные, складские, жилые или общественные делятся на категории по вентиляции и пожарной безопасности:

• А – повышенная опасность взрывов, возгораний. Здания, в которых используются или выделяются легковоспламеняющиеся газы и субстанции или вещества, которые при контакте с воздухом (водой) могут загораться или взрываться с температурой вспышки до 28 градусов;
• Б – опасность возгораний или взрывов. Здания, в атмосфере которых присутствуют пыль или пар, легко воспламеняющиеся и имеющие температуру вспышки выше 28 градусов;
• В1 – В4 – опасность возгораний. Здания, в которых выделяются или присутствуют жидкости, твердые или летучие вещества, трудно воспламеняющиеся при контакте с воздухом, водой или иными веществами;
• Г – умеренная опасность возгораний. Помещения, в которых присутствуют вещества в нагретом или расплавленном виде, выделяется обилие тепла, пламени. А также используемые в виде топлива или утилизируемые методом сжигания вещества;
• Д – слабая вероятность возгораний. Здания, в которых присутствуют не воспламеняющиеся вещества при температуре окружающей среды.

Создавая вентиляцию складских или производственных помещений, единую систему предусматривают в следующих случаях:

• для жилых домов;
• для административных зданий, бытовых, общественных или промышленных помещений с категорией по вентиляции Д;
• промышленных с категорией помещений по вентиляции Б или А, занимающих до 3 этажей;
• промышленных с единственной категорией Д, Г или В;
• складских, занимающих до 3 этажей, имеющих категорию В, А или Б.

Особенности вентиляции складов

Подбирая вентиляцию складского помещения, необходимо руководствоваться СНиП “Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”, “Складские здания”, “Пожарная безопасность зданий и сооружений”.

Если типовая вентиляция помещения с естественной тягой не в состоянии создать требуемый микроклимат, используется механическое побуждение. Например, для вентилирования складских помещений с хранением продуктов питания не рекомендуется использовать аэрацию. Уличный воздух загрязнен, а очищать его зачастую нет возможности.

В некоторых случаях организовать аэрацию нельзя из-за архитектуры здания или его расположения. Тогда прибегают к механическому типу вентиляции помещения склада.

Если на складе хранятся вещества, выделяющие вредные или взрывоопасные газы (пары), устраивается механическая вентиляция.

Тем не менее, в подавляющем большинстве хранилищ организовывается общеобменная система с естественной тягой и однократным воздухообменом.

Инфильтрация

Как правило, склады не герметичны. Процесс воздухообмена между помещением склада и улицей называется инфильтрацией. При большой разнице температур инфильтрация может составлять 1,5 – 2 воздухообмена. Этот параметр непременно учитывается при проектировании основ вентиляции хранилища.

Если для склада достаточно 1-кратного воздухообмена, можно организовать лишь выдув отработанного воздуха. Приток восполнится инфильтрацией.

Чаще в складах устанавливаются бесканальные системы. Каналы при естественной тяге целесообразно применять в небольших вспомогательных зданиях с расчетным воздухообменом не более 1.

При аэрации приток воздуха обеспечивается за счет открытых форточек. Если концентрация примесей в воздухе составляет более трети от ПДК, аэрация не применяется.

В теплое время года воздух подается в складское помещение через проемы в стенах, расположенных на высоте не более 1,5 метров от земли. Это могут быть ворота, окна, раздвижные перегородки.

Зимой проемы для притока оборудуют на высоте 3 – 4 метров от земли. Их обязательно прикрывают козырьками от дождя и снега.

Отвод отработанного воздуха производится через вытяжные шахты или форточки. Усиливается тяга в системе с помощью установки на выходе вытяжной шахты дефлектора. А интенсивность тяги регулируют различными заслонками, шиберами, жалюзи.

Высота оголовка вытяжной шахты должна превышать высоту конька крыши на 50 см и более. В противном случае при сильных ветрах наблюдается обратная тяга.

Расчет объема приточного воздуха:

Опр=3600* S * m * n ,

где S – площадь форточек в кв.м, m – скорость движения воздуха в м\сек, составляет 1 – 1,5 при естественной тяге, n – коэффициент расхода, зависит от угла открытия окна: при 90 градусах 0,65, при 45 – 0,44, при 30 градусах – 0,32.

Таблица 1. Объем воздуха, проникающий через 1 кв.м форточки

Особенности вентиляции торговых помещений

Все торговые помещения можно условно разделить на 2 типа:

• Магазины-склады (крупные гипермаркеты типа Метро);
• Зонированные торговые комплексы (моллы типа Мега).

Магазины-склады

В первом случае не требуется подавать воздух в отдельные помещения. Потому вентиляция торгового помещения первого типа чаще всего представляет собой мощную приточно-вытяжную установку без зонирования климатических показателей.

Стандартным решением для магазинов-складов являются крышные кондиционеры. Это моноблочное оборудование, которое устанавливается на крыше здания и соединено с залом воздуховодами. Воздуховоды распределяются под навесным потолком. Кроме вентиляции руфтоп выполняет функцию отопления и кондиционирования.

Иногда устанавливают несколько руфтопов меньшей мощности вместо одного большого.

Крышные кондиционеры надежны, долговечны, тихо работают и достаточно экономичны. Единственный минус использования вентиляции торгового помещения этого типа – невозможность зонирования показателей воздуха.

Торговые комплексы

В торговых комплексах существуют зоны различного назначения: бутики, салоны красоты, кафе, склады. Которым требуется создавать разный микроклимат. Поэтому для каждого типа помещений делается расчет в зависимости от количества посетителей, выделения тепла, влаги (спа-салоны), дыма (залы для курящих).

Дополнительной сложностью является размещение торговых комплексов в нескольких уровнях, а также архитектурные особенности каждого помещения.

Стандартным выбором для вентиляции торговых помещений такого типа являются центральные кондиционеры. Это секционное оборудование, включающее секции:

• обогрева;
• шумоподавления;
• вентиляторов;
• увлажнения;
• фильтрации.

Модули заключены в общий корпус, который размещается в специальном отсеке здания. Так как центральный кондиционер не включает источники холода и тепла, его необходимо сочетать с чиллер-фанкойлом. Такая комбинация оборудования позволяет задавать индивидуальные параметры воздуха для каждого помещения, обслуживает здания любой площади. А еще этот вид оборудования для вентиляции помещений можно одновременно применять для подогрева воды в бассейне и замораживания льда на катке.

Такое сложное климатическое оборудование управляется только автоматизированно через центральный пульт.

Особенности вентиляции чистых помещений

Главной задачей является обеспечение таких показателей:

• Концентрации частиц пыли в 1 куб. м воздуха. Для этого воздух прогоняется через абсолютные фильтры, поддерживая заданный класс чистоты. Приточный воздух очищается на четырехступенчатых фильтрах, улавливающих включения до 0,01 микрон;
• Температура, влажность и скорость движения воздуха. Микроклимат важен не столько для работы персонала, сколько для технологического процесса. Если воздух слишком сух, он вызывает появление статического электричества. Если же слишком влажен – может оседать конденсат;
• Разница давлений между чистым и прилегающим помещениями. Чтобы из соседних залов в чистое помещение не попадала пыль и влага, внутри поддерживается немного повышенное давление. Вентиляция чистого помещения обеспечивает преобладание притока над вытяжкой;
• Наличие свежего воздуха. В помещении работают люди, поэтому они должны обеспечиваться чистым воздухом в объемах, регламентируемых санитарными нормами.

Создание “чистых зон”

С помощью направленного или ламинарного потока воздуха можно создать чистую зону в помещении. Двигающийся в одном направлении без завихрений воздух вытесняет пылевые частицы из необходимой зоны. Далее они вытягиваются за пределы по системе воздуховодов. Благодаря особой направленности движения потока частицы удаляются моментально. Эффект достигается за счет использования особых ламинарных распределителей воздуха.

Как правило, основа вентиляции чистого помещения – это центральный кондиционер особой модификации.

Управляется он автоматически. А поддерживаются необходимые параметры воздуха с помощью целой сети датчиков и диспетчерского узла, тоже полностью автоматизированного.

Проектирование и монтаж это сложнейший многоэтапный процесс. Многие фирмы предлагают комплексные услуги: от проектирования до сервисного обслуживания. Такое решение снимает с заказчика все проблемы с микроклиматом предприятия.

Видеоролик об автоматизации чистых помещений:

ПРЕДИСЛОВИЕ

«Обезличка при обслуживании вентиляционных

установок должна быть полностью ликвидирована»

В учебном пособии по вентиляции приведены основные сведения по ремонту и обслуживанию систем вентиляции и кондиционирования, подробно рассмотрены системы воздушного отопления совместные с вентиляцией, которые характерны для многих промышленных объектов. Приведены примеры расчета отопительно-вентиляционной систем с выбором основного оборудования и формулы по расчету экономии за счет программируемого снижения температуры воздуха в помещениях в нерабочие дни. Рассмотрены вопросы воздушного отопления, совмещенного с общеобменной вентиляцией. В учебном пособии по вентиляции также представлены:

• необходимые основные сведения из теплотехники, гидравлики, аэродинамики;
• сведения о воздухе и его свойствах, I – d диаграмма тепловлажностного состояния воздуха;
• условия комфортности человека в помещении;
• принципиальные схемы центральных систем воздушного отопления;
• схемы автономного кондиционера;
• схемы комплектации оборудованием систем вентиляции;
• сведения о контрольно-измерительных приборах и схемах автоматического регулирования и автоматики безопасности;
• сведения по монтажу и ремонту вентиляционных систем;
• вопросы эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха;
• вопросы по предотвращению аварий в системах вентиляции, по оказанию первой помощи пострадавшим в результате несчастного случая;
• основные сведения по организации эффективного использования теплоэнергетических ресурсов.

Учебное пособие по вентиляции предназначено для переподготовки, обучения смежной профессии и повышения квалификации слесарей по ремонту и обслуживанию систем вентиляции и кондиционирования, а также может быть полезно: для студентов и учащихся по специальности «Теплогазоснабжение» и оперативно – диспетчерского персонала при организации диспетчерской службы по эксплуатации котельных и указанных систем.

	Стр.
Предисловие	2
Введение	6
Глава 1. Общие требования к микроклимату помещений. Принципиальная схема общеобменной вентиляции	8
1.2. Санитарно-гигиенические требования к воздуху производственных помещений 1.6. Принципиальная схема автономного кондиционера
Глава 2. Основы теплотехники	19
2.1. Температурные условия комфортности человека в помещениях 2.2. Расчетные параметры наружного воздуха 2.3. Тепловой баланс помещений 2.4. Отопительные котельные 2.5. Рабочее тело и параметры его состояния 2.6. Вода, водяной пар и их свойства 2.7. Основные способы передачи тепла. Коэффициент теплопередачи 2.8. Влияние на теплопередачу внешних и внутренних загрязнений 2.9. Принципиальные схемы котельных и систем теплоснабжения 2.10. Температурный график качественного регулирования тепловой нагрузки 2.11. Пьезометрический график тепловой сети 2.12. Способы подключения потребителей к тепловой сети 2.13. Назначение и классификация системы отопления 2.14. Принципиальные схемы центральных систем воздушного отопления 2.15. Расчет систем воздушного отопления
Глава 3. Свойства воздуха и процессы изменения его состояния	39
3.1. Воздух и его свойства 3.2. Диаграмма i – d тепловлажностного состояния воздуха 3.3. Процессы изменения тепловлажностного состояния воздуха в i – d диаграмме: процессы нагревания и охлаждения (d = const); процесс адиабатического увлажнения(i = const); процесс изотермического увлажнения (t = const); политропический процесс тепло и влагообмена; процесс тепло и влагообмена между воздухом и водой.
Глава 4. Основы вентиляции	51
4.1. Основное уравнение вентиляции 4.2. Время включения в работу вентиляционной системы 4.3. Кратность воздухообмена 4.4. Определение необходимого воздухообмена при борьбе с вредными газами и парами 4.5. Определение необходимого воздухообмена для удаления избыточного тепла 4.6. Определение необходимого воздухообмена для удаления избыточной влаги 4.7. Определение необходимого воздухообмена при поступлении тепла и влаги 4.8. Определение необходимого воздухообмена для борьбы с пылью 4.9. Естественная вентиляция 4.10. Принудительная (механическая) вентиляция 4.11. Конструктивные особенности естественной вентиляции 4.12. Конструктивные особенности механической вентиляции
Глава 5. Основное оборудование систем вентиляции	64
5.1. Вентиляторные агрегаты, подбор вентиляторов и электродвигателей 5.2. Воздушные фильтры систем вентиляции, расчет и подбор ячейковых фильтров 5.3. Шумоглушители 5.4. Воздухонагреватели вентиляционных систем, расчет и подбор калориферов 5.5. Сетевое оборудование и изделия для систем вентиляции 5.6. Отопительные агрегаты, тепловые завесы 5.7. Общие сведения о кондиционировании воздуха, схема центрального кондиционера 5.8. Автономный кондиционер
Глава 6. Автоматизация работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха	107
6.1. Приборы измерения и контроля используемые в СВ и СКВ 6.2. Графики регулирования вентиляционной нагрузки 6.3. Принципиальная схема автоматического управления вентиляционной системой 6.4. Регулирующий клапан для калориферов приточных систем вентиляции 6.5. Регулирование установок кондиционирования воздуха
Глава 7. Монтаж и ремонт вентиляционных систем	127
7.1. Такелажные работы 7.2. Виды ремонтов вентиляционного оборудования 7.3. Последовательность работ при проведении ремонтов вентиляционных установок 7.4. Монтаж и ремонт вентиляторных агрегатов 7.5. Окраска воздуховодов 7.6. Пластмассовые изделия для СВ и СКВ 7.7. Рабочие чертежи отопления и вентиляции 7.8. Первая помощь пострадавшим в результате несчастного случая 7.9. Форма наряда-допуска на производство газоопасных работ
Глава 8. Эксплуатация систем вентиляции (СВ) и систем кондиционирования воздуха (СКВ)	150
8.1. Приемка СВ и СКВ в эксплуатацию 8.2. Основные задачи по эксплуатации СВ, СКВ и ее организация 8.3. Паспорт вентиляционной системы (СКВ) 8.4. Типовая инструкция по эксплуатации вентиляционных установок 8.5. Эксплуатация и техническое обслуживание СВ и СКВ 8.6. Эксплуатация воздухонагревательных установок и их техническое обслуживание 8.7. Испытания и наладка СВ и СКВ, испытание вентиляторов 8.8. Сервисное обслуживание СВ и СКВ
Глава 9. Организация эффективного использования теплоэнергетических ресурсов	174
9.1. Некоторые вопросы экономии ТЭР, или о комплексном использовании вторичных тепловых ресурсов 9.2. Пути экономии энергии в СВ и СКВ 9.3. Использование низкотемпературной воды для тепловлажностной обработки приточного воздуха 9.4. Применение в СКВ теплообменников – утилизаторов Без вентилчя 9.5. Определение величины экономии энергии за счет программируемого снижения температуры воздуха в помещениях в нерабочие дни дни дни
Список литературы	182

ВВЕДЕНИЕ

Значение вентиляции для улучшения условий труда очень велико в машиностроительной и других отраслях промышленности. Без вентиляции во многих случаях работа вообще производиться не может. Вентиляционная техника получила исключительно большое развитие. Техника и теория вентиляции производственных помещений стоит в настоящее время на уровне крупнейших достижений промышленности и науки. Примером могут служить передовые аэродинамические исследования, на основании которых созданы серии различных вентиляторов, удовлетворяющие высоким требованиям, предъявляемым вентиляционной техникой. Сложная проблема вентиляции горячих цехов разрешена наиболее экономичным и эффективным способом, путем устройства аэрации помещений цехов, воздушных душей на рабочих местах и в местах кратковременного отдыха рабочих.

С помощью вентиляции решается важная задача гигиены труда – поддержание воздушной среды помещения в состоянии, благоприятном для самочувствия, работоспособности и здоровья человека. Гигиенические требования к воздуху помещений в основном сводятся к созданию определенных метеорологических условий – температуры, влажности и скорости движения воздуха. Содержание посторонних примесей в воздухе не должно превосходить установленных законодательством предельно допустимых концентраций.

Можно с уверенностью сказать, что целый ряд производственных процессов немыслим без вентиляции. Вентиляционное хозяйство является частью вспомогательного оборудования предприятий, способствующего поддержанию нормальных санитарно-гигиенических условий в цехах. Практический опыт показывает, что причинами неправильной эксплуатации вентиляционных устройств являются:

• отсутствие паспортов вентиляционных установок, инструкций по их эксплуатации и эксплуатационно-ремонтных журналов вентиляционных установок цеха;
• отсутствие в цехах работников соответствующих квалификаций: технически подготовленных дежурных слесарей, электриков и др., которым можно поручить регулярное обслуживание вентиляционных установок;

• низкое качество ремонта вентиляционных установок;

• отсутствие необходимой контрольно-измерительной аппаратуры и приборов, без которых невозможно контролировать исправность работы вентиляторов и соблюдать необходимый гигиенический режим в цехе;

• несоответствие паросилового или электросилового хозяйства мощности установленного вентиляционного оборудования. Иногда по этой причине допускаются отключения электромоторов, приводящих в действие вентиляторы, или прекращение подачи теплоносителя к калориферам и другим нагревателям приточной вентиляции.

Основными функциями правильно поставленной эксплуатации вентиляционных систем являются:

• постоянный технический осмотр;
• качественный текущий ремонт;
• своевременно проведенные средний и капитальный ремонты вентиляционного хозяйства.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МИКРОКЛИМАТУ ПОМЕЩЕНИЙ. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ОБЩЕОБМЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

1.1. Основные вещества, загрязняющие воздух рабочих помещений

Большинство производственных процессов сопровождается выделением в воздух рабочих помещений вредных для здоровья человека газов и паров. Кроме того, некоторые процессы сопровождаются выделением большого количества теплоты, водяных паров, пыли, в результате чего в помещении повышаются температура воздуха, влажность, загрязненность, загазованность.

Количество ядовитых газов и паров, поступающих в помещение, зависит от особенностей технологического процесса, применяемого сырья, а также от промежуточных и конечных продуктов производства. Отдельные вещества, поступая в воздух в виде паров, переходят в жидкое или твердое состояние, другие остаются в парообразном или газообразном состоянии. При производственных процессах наиболее часто выделяются оксид углерода, сернистый газ, аммиак, синильная кислота, оксиды азота, пары растворителей углеводородов, промышленная пыль.

Оксид углерода СО – чрезвычайно ядовитый газ без цвета и запаха, который образуется в результате неполного сгорания вещества, содержащего углерод. Оксид углерода – составная часть многих газовых смесей – может выделяться при сжигании различных топлив, в том числе природного и искусственного газа, продуктов перегонки нефти. Оксид углерода образуется в цехах, где производственный процесс сопровождается возгонкой смазывающих масел и других продуктов. Предельно допустимая концентрация СО в воздухе 0,03 мг/л.

Пары растворителей углеводородов выделяются в основном при окраске изделий, разбавлении и растворения лаков и красок, обезжиривания изделий, растворения органических веществ. Распространены растворители: бензол, ацетон, толуол, ксилол метиловый, этиловый и пропиловые спирты, дихлорэтан и др.

Промышленная пыль – это дисперсная система, которая состоит из мелких частичек твердого или жидкого вещества, рассеянных в газообразной среде. Пыли, образующиеся при горении, плавлении, возгонке и других химических или термических процессах, называются дымами. Пыль промышленных цехов представляет собой самые разнообразные смеси. По своим физическим и химическим свойствам пыль отличается от плотного материала, из которого она образовалась. Некоторые вещества в пылеобразном состоянии (сахар, уголь и др.) взрывоопасны. По структуре пылинки подразделяются на волокнистые, иглообразные, хлопьевидные и др. Размер пылинок неодинаков. Действие пыли на человека определяется ее видом и размером частиц. Наиболее опасны для человека мелкодисперсные пыли, которые не задерживаются на слизистой оболочке верхних дыхательных путей.

1.2. Санитарно-гигиенические требования к параметрам влажного воздуха производственных помещений

Окружающий нас воздух представляет собой механическую смесь, состоящую в основном из азота, кислорода и водяных паров (влаги). Воздух, не содержащий водяных паров, называется сухим, а содержащий их – влажным. Состав сухого воздуха (%) по объему: азот – 78,08, кислород -20,95, инертные газы – 0,94, углекислый газ – 0,03, водород – 0,01. Содержание водяных паров зависит от температуры воздуха и давления. Данной температуре воздуха соответствует определенное массовое количество водяных паров, больше которого в этом объеме воздуха растворить нельзя, так как он становится насыщенным. Если понизить температуру насыщенного воздуха, часть водяных паров конденсируется и превращается в капли воды.

Существуют два понятия, характеризующие степень влажности воздуха, – абсолютная и относительная влажность. Абсолютная влажность – это количество водяных паров в граммах, содержащееся в 1 м 3 воздуха. Относительная влажность – это отношение массы водяных паров, содержащихся во влажном воздухе, к массе водяных паров, насыщающих (максимально возможных) этот же объем воздуха при той же температуре. Относительную влажность выражают в процентах. Влажность и температура воздуха – самостоятельные и в то же время взаимно связанные параметры, определяющие качество воздуха. Воздух обладает способностью воспринимать от организма человека ту теплоту и влагу, которые он выделяет при нормальном физиологическом процессе. Если эти условия не созданы, человек плохо себя чувствует, а при длительном пребывании в такой среде заболевает. Хорошее самочувствие у человека бывает при температуре воздуха t в = 18 – 20 °С и относительной влажности его φ = 50 – 60 %. Поддерживать в помещениях нужный состав воздуха, а также обеспечивать условия, необходимые для некоторых технологических процессов, должна система вентиляции или кондиционирования воздуха.

При длительном пребывании людей в закрытых помещениях без достаточного воздухообмена температура и влажность воздуха повышаются, увеличивается содержание углекислого газа, а количество кислорода уменьшается. В результате воздух становится непригодным для дыхания. Чтобы этого не случилось, используют средства вентиляции. В соответствии с санитарными нормами микроклимата производственных помещений, утвержденными Минздравом России, показателями, характеризующими микроклимат, являются:

• температура воздуха;
• относительная влажность воздуха;
• скорость движения воздуха;
• интенсивность теплового излучения.

1.3. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК). ПДК некоторых вредных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл.1 В соответствии с ГН 2.2.5.1313 – 03 все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности:

• первый – чрезвычайно опасные – ПДК менее 0,1 мг/м 3 (свинец, ртуть – 0,001 мг/м 3);
• второй – высокоопасные – ПДК от 0,1 до 1 мг/м 3 (хлор – 0,1 мг/м 3 ; серная кислота – 1 мг/м 3);
• третий – опасные – ПДК от 1,1 до 10 мг/м 3 (спирт метиловый – 5 мг/м 3 ; дихлорэтан – 10 мг/м 3);
• четвертый – умеренно опасные – ПДК более 10 мг/м 3 (аммиак – 20 мг/м 3 ; ацетон – 200 мг/м 3 ; бензин, керосин – 300 мг/м 3 ; спирт этиловый – 1000 мг/м 3).

По характеру воздействия на организм человека вредные вещества можно разделить:

• раздражающие (хлор, аммиак, хлористый водород и др.)
• удушающие (оксид углерода, сероводород и др.);
• наркотические (азот под давлением, ацетилен, ацетон, четыреххлористый углерод и др.);
• соматические, вызывающие нарушения деятельности организма (свинец, бензол, метиловый спирт, мышьяк).

Таблица 1.1

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в воздухе производственных помещений и атмосферном воздухе населенных мест

Загрязняющее вещество	Предельно допустимая концентрация, мг/м 3
	рабочей зоны	максимальная разовая	среднесуточная
Азота диоксид		0,085	0,085
Серы диоксид			0,05
Аммиак		0,20	0,20
Хлор		0,10	0,03
Сероводород		0,008	0,008
Ацетон		0,35	0,35
Метанол
Пыль нетоксичная			0,05
Фенол		0,01	0,01
Формальдегид		0,10	0,03
Бензол		1,50	0,80
Этанол	1000

1.4. Основные требования к вентиляционным установкам

Слово «Вентиляция» произошло от латинского слова «ventilatio» – проветривание. Для хорошего самочувствия в помещении каждому человеку нужно создавать комфортные условия, как по влажности, так и по температуре воздуха, а так же еще обеспечить чистоту воздуха в помещении – это возможно при наличии системы вентиляции воздуха. Основным свойством вентиляции является устранение вредных выделений в помещениях, к ним относят: избыточное тепло и влагу, различные газы и пары вредных веществ, а также еще пыль и смог.

Согласно санитарным нормам НСП, в производственных помещениях объемом менее 20 м 3 на одного работающего при отсутствии выделения вредных веществ должен быть обеспечен организованный воздухообмен в количестве не менее 30 м 3 в час (на каждого работающего), а в помещениях объемом от 20 до 40 м 3 на одного работающего – не менее 20 м 3 в час (на каждого работающего).

По способу осуществления воздухообмена вентиляция бывает естественная, при которой воздухообмен происходит под действием естественных сил природы, и механическая, когда для осуществления воздухообмена расходуется энергия, приводящая в действие вентиляторы, перемещающие воздух. Вентиляционной системой называется совокупность вентиляционных установок, обеспечивающих необходимый воздухообмен в одном или одновременно в нескольких производственных помещениях.

Только при совместной, технически правильно связанной с отоплением работе вентиляции она может обеспечить на промышленных предприятиях состояние воздушной среды, полностью соответствующее требованиям здоровых условий и высокой производительности труда. Если при вентилировании помещения приточный воздух подается более или менее в одинаковом количестве на все участки помещения и воздух удаляется вытяжной вентиляцией из ряда наиболее загрязненных или перегретых зон помещения, то такая вентиляция называется общеобменной или общей вентиляцией.

Стремясь использовать наиболее положительные и выгодные качества естественной и механической вентиляции, применяют смешанную систему вентиляции. В дополнение к естественной (общеобменной) вентиляции, на тех участках, где она не может обеспечить требуемых санитарными нормами и правилами условий воздушной среды в рабочей зоне, устраиваются местная механическая вытяжная вентиляция (для удаления вредных паров, газов и пыли от мест концентрированного их выделения) и местная механическая приточная вентиляция на участках очень больших тепловыделений в виде воздушных душей или в местах поступления больших масс холодного воздуха в виде воздушных завес. При такой комбинации естественной общеобменной и механической местной вентиляции доля механической вентиляции в общем воздухообмене обычно составляет менее 10 – 25%.

В ряде случаев в помещениях необходимо поддерживать, независимо от наружных метеорологических условий и колебаний режима технологического процесса, строго определенные, заранее заданные условия («кондиции») воздушной среды (температуру, влажность и чистоту воздуха). Такие наиболее совершенные вентиляционные установки, которые обеспечивают возможность поддерживать постоянную температуру, влажность и чистоту воздуха в помещении при помощи приборов автоматического регулирования, принято называть установками «искусственного климата» или кондиционирующими установками.

На рис. 1.1 изображена принципиальная схема канальной общеобменной вентиляции с механическим побуждением движения воздуха. Помещение I оборудовано только приточной системой, подающей в помещение расчетное количество воздуха. В общем случае в состав приточной системы вентиляции входят оборудование и устройства, забирающие наружный воздух, очищающие его от пыли, вредных веществ, паров и газов, нагревающие, перемещающие его по сети воздуховодов и подающие воздух в помещения в расчетных количествах. Поступающий в помещение воздух ассимилирует вредные выделения, разбавляет их до ПДК. Загрязненный воздух удаляется через неплотности в ограждениях или через специально устраиваемые для этой цели отверстия и каналы либо наружу, либо в соседние помещения. Воздух удаляется под действием давления, создаваемого приточной системой. В установившемся состоянии количество подаваемого воздуха равно количеству удаляемого независимо от суммарной площади неплотностей или отверстий в ограждениях. Приточную вентиляцию применяют для помещений чистой зоны, которые нужно оградить от проникания в них вредных газов из соседних помещений или холодного наружного воздуха. Помещение II оборудовано приточной и вытяжной системами, с помощью которых организованно подается и удаляется воздух. В зависимости от соотношения количества приточного и удаляемого воздуха в помещениях могут быть созданы подпор или разрежение. Устройство в одном помещении приточной и вытяжной систем обеспечивает наиболее организованное движение воздуха в нем и, как правило, применяется для помещений с большим расходом вентиляционного воздуха. Помещение III оборудовано только вытяжной вентиляцией, состоящей из воздухоприемных устройств, воздуховодов, устройств для очистки удаляемого воздуха от загрязняющих атмосферу веществ, вентилятора и воздуховыбросного устройства. С помощью такой системы загрязненный воздух забирается в расчетных количествах из определенных мест помещения, при необходимости очищается от вредных примесей, выброс которых в атмосферу недопустим. Применение только вытяжной системы без организованной подачи воздуха в помещение создает в вентилируемых помещениях разрежение по отношению к соседним помещениям и атмосфере.

Рис.1. Принципиальная схема общеобменной механической вентиляции

1 – вентилятор приточной системы; 2 – воздухонагревательная установка; 3 – фильтр для очистки воздуха от вредных паров и газов; 4 – фильтр для очистки воздуха от пыли; 5 – утепленный клапан; 6 – воздухозаборное устройство; 7 – канал для удаления воздуха; 8 – воздуховод вытяжной системы; 9 – воздухоприемные отверстия; 10 – воздуховыбросное отверстие; 11 – вентилятор вытяжной системы; 12 – фильтр для очистки удаляемого воздуха от вредных паров и газов; 13 – фильтр для очистки удаляемого воздуха от пыли; 14, 17 – шумопоглотители; 15 – воздухораздаточные устройства; 16 – воздуховод приточной системы.

Вследствие этого разрежения удаляемый из помещения воздух компенсируется наружным воздухом, поступающим в помещение через неплотности и отверстия в наружных ограждениях, или воздухом, поступающим из соседних помещений. Устройство только вытяжных систем необходимо для помещений, из которых загрязненный воздух не должен попадать в соседние помещения. К числу таких помещений, оборудуемых только вытяжными системами, относятся химические лаборатории, кухни, санузлы и т. п. Неорганизованный приток холодного наружного воздуха через неплотности в ограждениях обусловливает охлаждение помещений, а при больших количествах поступающего воздуха создает сквозняки. Кроме того если наружный воздух загрязнен, он поступает в помещение без очистки. Если холодный наружный воздух поступает через неплотности в ограждениях, охлаждение помещения компенсируется увеличением теплоотдачи системы отопления. Возможная недоброкачественность засасываемого воздуха и холодное дутье не могут быть ликвидированы, что учитывается при устройстве вытяжных систем и их эксплуатации. Обслуживание вентиляции заключается в своевременном техническом осмотре и устранении мелких неисправностей.

1.6. Принципиальная схема и устройство бытового кондиционера

Рис.2. Основные узлы бытового кондиционера

Кондиционер – это прибор бытового или промышленного предназначения, применяющийся для поддержания оптимальной температуры в помещении, и состоящий, как правило, из двух блоков – наружного блока кондиционера и внутреннего блока кондиционера. При возможности подключения к одному наружному блоку нескольких внутренних сплит – система называется мульти сплит – системой. Наружный и внутренний блоки кондиционера соединяются между собой медными трубками в теплоизоляции, кабелем питания и управления. От внутреннего блока кондиционера требуется отвод дренажа. В работе любого кондиционера лежит свойство жидкостей поглощать тепло при испарении и выделять при конденсации. Чтобы понять, каким образом в кондиционере происходит этот процесс, рассмотрим его схему на примере сплит-системы. Испорченное кириллицей английское словосочетание “split sistem” по – русски звучит просто и понятно – “кондиционер”. Устройство кондиционера и его важнейшие узлы:

• компрессор – сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру;

• конденсатор – радиатор, расположенный во внешнем блоке кондиционера. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера – переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация);

• испаритель – радиатор, расположенный во внутреннем блоке кондиционера. В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение);

• ТРВ – (терморегулирующий вентиль) – понижает давление фреона перед испарителем;

• вентиляторы – создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор. Используются в кондиционере для более интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.

Компрессор, конденсатор, (ТРВ) и испаритель соединены медными трубами и образуют холодильный контур кондиционера, внутри которого циркулирует смесь фреона и небольшого количества масла. В ходе работы кондиционера происходит следующее. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный фреон под низким давлением в 3 – 5 атмосфер и температурой 10 – 20 °С. Компрессор сжимает фреон до давления 15 – 25 атмосфер, в результате чего фреон нагревается до 70 – 90 °С, после чего поступает в конденсатор кондиционера. Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, фреон остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор кондиционера, нагревается.

На выходе конденсатора кондиционера фреон находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10 – 20 °С выше температуры атмосферного воздуха. Из конденсатора кондиционера теплый фреон поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку свитую в спираль). На выходе ТРВ давление и температура фреона существенно понижаются, часть фреона при этом может испариться. После ТРВ смесь жидкого и газообразного фреона с низким давлением поступает в испаритель кондиционера. В испарителе жидкий фреон переходит в газообразную фазу с поглощением тепла, соответственно, воздух, проходящий через испаритель кондиционера, остывает. Далее газообразный фреон с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется.

Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя кондиционера. Одна из наиболее серьезных проблем в работе кондиционера возникает в том случае, если в испарителе кондиционера фреон не успевает полностью перейти в газообразное состояние. В этом случае на вход компрессора попадает жидкость, которая, в отличие от газа, несжимаема. В результате компрессор просто выходит из строя. Причин, по которым фреон не успевает испариться, может быть несколько, самые распространенные – загрязненные фильтры (при этом ухудшается обдув испарителя и теплообмен кондиционера) и включение кондиционера при отрицательных температурах наружного воздуха (в этом случае в испаритель кондиционера поступает слишком холодный фреон). Функционально кондиционер бывает:

– работающий с наружном воздухом (подаёт в помещение уличный воздух параллельно фильтрует охлаждает или нагревает), называется прямоточным. Применяется в системах вентиляции;

– работающий только с внутреннем воздухом помещения -рециркуляционным;

– работающий с подмесом наружного и внутреннего воздуха -кондиционером с рециркуляцией.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ:

1. Назовите основные причины неправильной эксплуатации вентиляционных устройств.

2. Какие виды вредных выбросов вы знаете и как они воздействуют на человека?

3. Как влияет микроклимат на работоспособность человека?

4. Что понимают под предельно – допустимыми концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей зоны?

5. Как рассчитывают предельно допустимую – концентрацию при одновременном выделении в воздух рабочей зоны помещений нескольких вредных веществ однонаправленного действия?

6. Расскажите о назначении вентиляции и расчетных условиях для ее проектирования.

7. Как классифицируются системы вентиляции?

8. Чем местные системы вентиляции отличаются от центральных?

9. В чем сущность кондиционирования воздуха? Устройство кондиционера.

10. Как классифицируются системы и установки кондиционирования воздуха?

11. На отдельном листе перечислите: все вентиляционные системы на вашем предприятии, а также все виды работ, которые вы выполняете по обслуживанию и ремонту данных систем. Данное учебное пособие по вентиляции должно стать настольной книгой для уважающего себя слесаря по ремонту и обслуживанию вентиляционных систем.

Учебное пособие по вентиляции – 460 рублей. Материал хорошо структурирован и опробирован в учебных заведениях по подготовке слесарей по ремонту и обслуживанию систем вентиляции и кондиционирования. Сделай подарок себе и знакомым!

ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЕНТИЛЯЦИИ

Ventilatio – в переводе с латинского означает «проветривание».

Вентиляция – это, во-первых, регулируемый воздухообмен в помещениях, благоприятный для человека или технологического процесса, во-вторых, совокупность технических средств, обеспечивающих этот воздухообмен.

1.1.НАЗНАЧЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ

Процесс жизнедеятельности человека сопровождается накоплением “вредностей”, к которым относятся: теплоизбытки, повышающие температуру воздушной среды; влаговыделения; выделения газов, паров и аэрозолей.

С целью обеспечения здоровых условий для нахождения человека в помещении, а в некоторых случаях и для обеспечения нормального протекания технологических процессов необходимо производить очистку воздуха помещений от накапливающихся в них вредностей.

Таким образом, основной задачей вентиляции является удаление из помещения воздуха с высокой температурой и влажностью, насыщенного вредными газами, парами и пылью и замена его чистым наружным воздухом с наименьшими капитальными и эксплуатационными затратами.

По назначению системы вентиляции делятся на системы:

Для создания благоприятных условий труда и отдыха людей (комфортные);

Для обеспечения оптимального выполнения технологических процессов (технологи- ческие);

Для обеспечения взрывопожаробезопасности.

1.2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ОСОБЕННОСТИ

РАЗВИТИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ В ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ

Первые идеи в отношении устройства вентиляции возникли еще в древности: в древних восточных банях устраивались отверстия в потолках для удаления нагретого и влажного воздуха. В более позднее время свежий воздух подавали в помещения с помощью огневоздушных систем отопления.

До ХIX века потребности в искусственном вентилировании помещений не возникало, т.к. необходимый естественный воздухообмен осуществлялся через неплотности ограждений. Потребности в искусственной вентиляции появились в связи с быстрым развитием промышленности, и в первую очередь, рудничного дела. Особые заслуги в этой области принадлежат М.В.Ломоносову, который в работе « О вольном движении воздуха в рудниках примеченном» (1763г.) обосновал теорию естественного движения воздуха и дымовых газов в каналах и трубах. Эта теория легла в основу современных систем отопления и вентиляции с естественным побуждением.

Первые системы вентиляции в зданиях были осуществлены в 1861-1863г.г. в Петербургских казармах и в Двинском военном госпитале, в которых скапливалось большое количество людей и обычное проветривание не давало эффекта.

Особую роль в развитии вентиляционной техники сыграло появление электродвигателя. Это позволило применить его для привода в действие как центробежных, так и осевых вентиляторов.

Изобретателем первого центробежного вентилятора можно считать отечественного инженера, генерал-лейтенанта корпуса горных инженеров А.А. Саблукова (1832г.). Первые центробежные вентиляторы с ручным приводом использовались на сахарных и кожевенных заводах. В 1834г. вентиляторы были применены на морских судах, в 1835г. – на Алтайских рудниках. Один из первых осевых вентиляторов с 1734г. в течение 80лет обслуживал здание английского парламента.

Научные основы вентиляции заложены в XIX веке. Интересные работы по определению воздухообменов выполнены в первой трети XIXв. во Франции врачом-гигиенистом Мореном и известным физиком Пекле. Русским гигиенистом И.И.Флавицким был введен термин комплексной температуры для нормирования параметров воздушной среды. В 1884г. Академией наук был издан его труд “Результаты причин вредного влияния внутреннего воздуха в зданиях в зависимости от способов отопления и искусственной вентиляции”. Лишь в 1927г. американские специалисты Яглоу и Миллер на основе анализа экспериментальных исследований пришли к таким же результатам.

В 1854г. в России был создан Комитет по рассмотрению систем вентиляции. В его состав (под руководством генерал-майора М.Г. Евреинова) входили 7 архитекторов, 5 военных инженеров, 3 академика, 2 инженера путей сообщения, 2 доктора медицины, 2 специалиста по физике и химии. Комитет определял нормы вентиляции и предлагал различные технические решения для систем вентиляции зданий различного назначения.

В 20-е годы нашего столетия в Московском высшем техническом училище под руководством В.М. Чаплина, в Московском институте охраны труда под руководством В.В. Батурина и В.В. Кучерука, в ЦАГИ под руководством К.А. Ушакова и В.И. Поликовского были проведены работы, положившие начало научным основам промышленной вентиляции.

Впервые преподавание дисциплины «Отопление и вентиляция» началось в Санкт-Петербургском Училище гражданских инженеров с 1832г. в составе курса построений, а в последующем – гражданской архитектуры.

Как самостоятельный курс дисциплина сформировалась к 1865году. В 1880г. профессором С.Б. Лукашевичем впервые был написан учебник по отоплению и вентиляции.

В 1897 году в этом училище впервые в России учреждается кафедра «Отопление и вентиляция».

Для подготовки инженерных кадров кроме Санкт-Петербурга были созданы специальные кафедры в ВУЗах Москвы, Харькова, Горького (Нижнего Новгорода), Одессы, Свердловска (Екатеринбурга), Новосибирска и т.д.

Создание (1925-1927г.г.) в институтах охраны труда лабораторий промышленной вентиляции явилось началом развития экспериментального исследования вентиляционных проблем.

В годы первых пятилеток для горячих цехов новых заводов-гигантов инженеры предложили использовать организованное естественное проветривание (аэрацию).

Для борьбы с интенсивным лучеиспусканием и высокой температурой воздуха в горячих цехах было создано душирование рабочих мест, воздушные оазисы; для предотвращения врывания наружного воздуха через входные проемы зданий – воздушные завесы. В разработке таких устройств приоритет принадлежит нашим ученым и инженерам.

Вихревая теория крыла (1906г.) Н.Е. Жуковского послужила основой для создания осевых вентиляторов ЦАГИ большой производительности.

Разработанная Г.Н. Абрамовичем теория свободных турбулентных струй открыла пути для решения основных вопросов вентиляции (о движении воздуха в помещении).

В 1944г. С.А. Рысиным были предложены новые конструкции центробежных вентиляторов облегченного типа при упрощенной технологии их изготовления (расход металла был сокращен на 50%, себестоимость – на 65%).

Строительство предприятий текстильной и легкой промышленности потребовало создания обестуманивающих установок, для чего впервые в вентиляционной технике была использована разработанная в 1918г. Л.К. Рамзиным i-d диаграмма влажного воздуха. В 1933-35г.г. были разработаны новые конструктивные решения местных отсосов с использованием активирующей струи воздуха.

С 1950г. основным методом исследования вентиляционных процессов стало физическое моделирование, а с конца 1970-х - приближенное математическое моделирования тепловоздушных процессов. Благодаря успехам в теоретических исследованиях вентиляции были решены сложные задачи вентилирования крупных блокированных цехов (ВАЗ, КАМАЗ, АЗЛК, ЗИЛ и др.). В 90-е годы начало развиваться направление, связанное с анализом движения воздушных потоков в помещении на основе решения фундаментальной системы уравнений Навье-Стокса (численное моделирование).

В области теоретических исследований необходимо отметить работы В.В.Батурина, С.Е.Бутакова, Г.А.Максимова, В.М.Эльтермана, И.А.Шепелева, Е.О.Шилькрота, М.И.Гримитлина, Г.М. Позина, В.В.Дерюгина, В.Н.Богословского, В.Н.Талиева, Л.Б.Успенской, А.И.Пирумова, В.Н.Посохина и др.

Стоимость современных систем вентиляции достигает 10-12% общей стоимости строительства, СКВ – до 20%. На привод вентиляционных установок затрачивается более 20% производимой электроэнергии.

В настоящее время можно выделить следующие основные задачи в области научно-технических разработок:

Совершенствование методов расчета и проектирования,

Создание нового высокоэффективного вентиляционного оборудования и материалов,

Повышение уровня использования вторичных энергоресурсов,

Совершенствование методов монтажа и наладки систем вентиляции.

При изучении дисциплины может быть использована литература, указанная в списке / 1- -20 /.

ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

2.1.САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

2.1.1. Микроклимат помещений

Современный человек около 70% времени проводит в замкнутых пространствах. В процессе жизнедеятельности человека в воздух помещений могут поступать значительные количества теплоты, влаги, газов, паров и пыли, вследствие чего воздушная среда претерпевает некоторые изменения, которые могут вредно отражаться на здоровье людей. Для устранения этого влияния часто приходиться создавать искусственный климат.

Деятельность человека обычно происходит в так называемой обслуживаемой (ОЗ) или рабочей зоне (РЗ) помещения.

Рабочая зона – это пространство высотой 2м от уровня пола помещения или площадки /1/.

Комфортными называются условия, обеспечивающие наилучшее самочувствие и наивысшую работоспособность человека.

Температурная обстановка в помещении может быть определена двумя условиями температурного комфорта:

Во всем объеме помещения,

На границе обслуживаемой зоны в непосредственной близости от нагретых или охлажденных поверхностей.

Первое условие комфортности – комфортным будет такая общая температурная обстановка в помещении, при котором человек, находясь в середине помещения будет отдавать всю явную теплоту, не испытывая перегрева или переохлаждения. При этом определяющей величиной является средняя температура в помещении:

t п = (t в + t R) / 2 (2.1.)

где t в, t R - соответственно, температура воздуха и температура поверхностей, о С.

Второе условие ограничивает интенсивность теплообмена при нахождении человека вблизи нагретых или охлажденных поверхностей. В этом случае определяющей величиной является интенсивность лучистого теплообмена q л (Вт/м 2). Условия комфортности графически представлены на рис.2.1.

В вентиляционной практике комфортные условия принято разделять на допустимые и оптимальные / 1 /.

В качестве нормируемых параметров для обоих видов условий приняты температура (t в), относительная влажность (j в), скорость движения воздуха(v в) и предельно допустимая концентрация (ПДК).

Допустимыми принято называть такие сочетания вышеуказанных параметров, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей /1/.

б)

Первое (а) и второе (б) условия комфортности

1-при нагретых поверхностях; 2-при охлажденных поверхностях стен;

3- при охлажденных поверхностях окон,j ч-п - угловой коэффициент излучения

Оптимальными – приняты условия, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции /1/.

Допустимые обеспечиваются вентиляцией в том числе с испарительным охлаждением воздуха, оптимальные – системами кондиционирования воздуха. Графически соотношение между допустимыми (1) и оптимальными (2) параметрами (температура и относительная влажность) представлено на рис. 2.2.

Уровни сочетаний параметров нормируются в зависимости от периода года (теплый, переходный и холодный) и от тяжести выполняемой работы. Различают 3 категории тяжести выполняемых работ:

j вв min j вк min j вк max j вв max j в

Допустимые и оптимальные параметры

Средней тяжести физические работы (категория II) - работы, связанные с постоянной ходьбой, переносом тяжестей до 1кг (II а) и до 10кг (IIб) или выполняемые стоя, при этом энергозатраты для категории IIа - 175-232Вт, для категории IIб – 233-290Вт),

Нормы микроклимата приведены в ГОСТ 12.1.005-88(Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны) / 1 /, СанПиН 2.2.4.548-96 / 2 /, СП 60.13330-2010 (акт.редакция СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»), ГОСТ 30494-2011/ 3 /. ПДК вредных веществ в помещениях приведены в ГН.

2.1.2 Основные виды вредностей и их воздействие на организм человека

Организм человека выделяет в окружающую среду теплоту, влагу и углекислый газ. Количественные характеристики выделения человеком теплоты и влаги приведены на рис.2.3. в зависимости от температуры воздуха. В результате работы производственного оборудования в воздух поступают теплота, водяные пары, газы, пары и пыль, которые носят название профессиональных вредных выделений («вредностей»). Для нормальной работы механизма терморегуляции человека метеорологические условия должны обеспечивать отвод вырабатываемой организмом теплоты. Количество этой теплоты зависит от интенсивности главным образом мышечной работы (энергозатрат). Отвод теплоты происходит с поверхности кожи и из легких посредством радиационного теплообмена, конвекции и испарения. Это количество теплоты составляет от 100Вт (в состоянии покоя) до 400Вт (при выполнении тяжелых работ). В состоянии покоя, например, посредством радиационного теплообмена выделяется 44%, конвекции – 31%, испарения – 21% и нагревания потребляемого воздуха – 4%. При увеличении энергозатрат увеличивается доля потерь за счет испарения (до 50-60%).

На тепловые ощущения человека влияют:

Температура воздуха,

Средняя температура излучения окружающих поверхностей,

Скорость движения воздуха,

Давление водяных паров в воздухе и соответственно относительная влажность,

Уровень активности (метаболический фактор),

Термическое сопротивление одежды.

Теплоотдача человека на уровне активности, соответствующем сидячей работе, составляет 210 кДж/(м 2 ч) или 1 мет. Термическое сопротивление одежды измеряется в единицах «кло» (1 кло = 0.043 м 2 ч К / кДж - термическое сопротивление типичного костюма для конторской работы).

Зависимость тепло- и влаговыделений организмом человека от температуры

q ч - тепловыделения организмом человека (q п - полные, q с - скрытые),

g W - влаговыделения организмом человека

Тепловыделяющее оборудование является источником поступлений в помещение:

Конвективной теплоты в виде конвективных потоков от нагретых поверхностей, повышающей температуру воздуха в рабочей и верхней зоне помещения,

Лучистой (радиационной) теплоты, нагревающей твердые поверхности, в том числе и тело человека.

Влага, попадающая в окружающую среду в виде водяного пара, вызывает повышение их парциального давления, а соответственно и относительной влажности. Влияние повышенной относительной влажности на самочувствие человека не так явно выражено, как влияние повышенной температуры. Отчасти из-за этого в нормах проектирования вентиляции влажностные условия регламентированы в широких пределах / 1, 2 /.

Вредные вещества в виде газов, паров и пыли выделяются в воздушную среду помещений в результате протекания различных технологических процессов при недостаточной герметизации оборудования и коммуникаций. Воздействие их на человека определяется токсичностью и концентрацией в воздухе. При попадании в организм человека эти вещества могут приводить к заболеваниям и отравлениям. Отравления могут быть острыми и хроническими.

Острые отравления возникают при попадании в организм человека значительного количества вредных веществ.

Хронические отравления возникают при попадании в организм человека небольших количеств вредных веществ в течении длительного периода времени.

В производственных условиях вредные вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, пищеварительный тракт и кожу.

Вредные вещества по характеру взаимодействия с организмом человека делятся на химически реагирующие и химически не реагирующие. По характеру действия на организм газы и пары делятся на:

Удушающие (оксид углерода, синильная кислота и др.),

Раздражающие (хлор, хлористый и фтористый водород, сернистый газ, сероводород),

Наркотические (бензин, бензол, сероуглерод, анилин, нитробензол и т.д.),

Отравляющие (фосфор, ртуть, соединения мышьяка, металлоорганические соединения и др.).

Вредные вещества перемещаются в помещении в результате диффузии, воздушными потоками, конвективными потоками.

Пыль выделяется в воздух помещений, в основном, в результате дробления, пересыпки и транспортировании сыпучих материалов, а также при механической обработке изделий и материалов. Пыли, выделяемые в результате размельчения горючих веществ, взрывоопасны из-за развитой суммарной поверхности пылевых частиц. По действию на организм человека различают ядовитую пыль (свинцовая, свинцовых соединений, ртутная и др.) и неядовитую (песчаная, асбестовая, древесная и т.д.). Наибольшую опасность для органов дыхания представляют частицы размерами менее 10мкм, невидимые для глаз. При оценке действия пыли необходимо учитывать не только ее состав и концентрацию (мг/ м 3), но и дисперсность пыли.

2.1.3. Характеристики наружного климата

Состояние воздушной среды определяет в достаточно большой степени тепловой и влажностный режим помещений.

В настоящее время с точки зрения технико-экономических показателей работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха (СКВ) приняты две категории параметров, характеризующих наружный воздух – А и Б / 3 /.

Параметры А используются при проектировании систем вентиляции и СКВ третьего класса в теплый период года, Б – для систем отопления (в том числе воздушных), вентиляции, душирования и СКВ для холодного периода года, а также для СКВ первого класса в теплый период года. Для СКВ второго класса следует принимать температуру наружного воздуха для теплого периода года на 2 о С и удельную энтальпию на 2 кДж/кг ниже, чем при параметрах Б.

Классификация СКВ приведена в /3/ в зависимости от необеспеченности параметров:

Первого класса - в среднем 100ч/г при круглосуточной работе или 70ч/г при односменной работе в дневное время,

Второго класса - в среднем 250ч/г при круглосуточной или 175ч/г при односменной работе в дневное время,

Третьего класса - в среднем 450ч/г при круглосуточной работе или 315ч/г при односменной работе в дневное время.

Соответствующие СКВ необходимо принимать:

Первого класса - для обеспечения метеорологических условий, требуемых для технологического процесса, при экономическом обосновании или в соответствии с требованиями нормативных документов,

Второго класса - для обеспечения метеорологических условий в пределах оптимальных норм или требуемых для технологических процессов, скорость движения воздуха допускается принимать в обслуживаемой зоне, на постоянных и непостоянных рабочих местах в пределах допустимых норм,

Третьего класса - для обеспечения метеорологических условий в пределах допустимых норм, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха, или оптимальных норм - при экономическом обосновании.

При проектировании вентиляции используется понятие о переходном периоде. В качестве расчетных параметров наружного климата принимают температуру t н = +10 о С и удельную энтальпию i н = 26,5кДж/кг.

Требования к чистоте воздуха выражаются предельно-допустимой концентрацией вредностей (ПДК). Под ПДК понимают содержание в воздухе такого количества вредных веществ, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени на человека не вызывает в его организме каких-либо физиологических изменений или заболеваний.

2.2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

2.2.1. Воздушный режим здания

Под воздушным режимом здания подразумеваются процессы перемещения воздуха внутри помещения, движения его через ограждения и отверстия в ограждениях, по каналам и воздуховодам, обтекания здания воздушными потоками.

При рассмотрении воздушного режима различают внутреннюю, краевую и внешнюю задачи.

В состав внутренней задачи входят:

Расчет требуемого воздухообмена;

Определение параметров внутреннего воздуха и их распределение по объему помещения при различных вариантах подачи и удаления воздуха, выбор оптимальных вариантов подачи и удаления воздуха;

Определение параметров воздуха в струйных течениях;

Расчет количества вредных выделений;

Создание нормальных условий на рабочих местах.

Краевая задача включает:

Определение расходов инфильтрирующегося и эксфильтрирующегося воздуха;

Расчет площадей отверстий для аэрации (естественной организованной вентиляции);

Расчет размеров каналов, воздуховодов и шахт;

Выбор способа обработки воздуха;

Защита помещений от врывания наружного воздуха (воздушно-тепловые завесы).

Внешняя задача объединяет следующие вопросы:

Определение давлений, создаваемых ветром на конструктивные элементы здания;

Расчет максимально возможного количества выбросов из условия обеспечения концентрации в приземном слое атмосферы ниже ПДК, определения проветриваемости пространства на промплощадке;

Выбор мест расположения воздухозаборных и вытяжных шахт;

Расчет и прогнозирование загрязнения атмосферы вредными веществами, проверку достаточности очистки вентиляционных выбросов.

2.2.2. Методология вентиляции

Вентиляция является наукой об организации воздухобмена. При решении задач, стоящих перед вентиляцией возникают следующие вопросы:

1). Какое количество воздуха необходимо подавать в помещение в единицу времени, какое количество и как удалять?

2). Какие параметры должен иметь приточный воздух, каким образом его обрабатывать?

3). В каких местах подавать приточный воздух и в каких удалять?

4). Как подавать (равномерно, сосредоточенно), удалять и какие конструктивные формы необходимо придать всем элементам, участвующим в организации воздухоообмена?

Для решения вопросов вентиляции необходимо знать количество поступающих вредностей, характер их распространения, их взаимодействие с вентиляционными потоками.

Вопрос о расчетном расходе воздуха непосредственно связан с организацией воздухообмена.

Движение воздуха и распространение теплоты, газов подчиняется общим законам сохранения материи, сохранения и превращения энергии.

Исходными для решения этих вопросов являются известные дифуравнения:

Уравнение неразрывности;

Уравнения движения;

Уравнения тепло- и массообмена.

Для однозначного рассмотрения данного процесса необходимо задать начальные и краевые условия. Вследствие влияния большого числа факторов при решении вентиляционных задач большое значение имеет эксперимент - натурный и на моделях. Постановка эксперимента опирается на теорию подобия/ 13 /. Различают геометрическое, механическое и тепловое подобие. Механическое подобие делится на кинематическое и динамическое подобие. Кинематическое подобие предполагает пропорциональность скоростей и ускорений двух потоков; динамическое - подобие сил, вызывающих подобные движения. При тепловом подобии сохраняется подобие полей температур и тепловых потоков.

Данные единичного опыта могут распространяться на подобные явления, т.е. такие, у которых условия однозначности подобны и определяющие критерии, составленные из величин, входящих в условия однозначности, численно равны.

Физическое моделирование используется, например, для оценки различных способов организации воздухообмена, т.е. тогда, когда аналитическое решение крайне затруднительно. В качестве рабочей среды при физическом моделировании применяется воздух или вода. Точное осуществление всех условий моделирования может выполняться в редких случаях. Однако, во многих случаях имеет место автомодельность относительно некоторых критериев. Например, свободные турбулентные струи автомодельны в отношении критерия Рейнольдса (законо-мерности в относительных координатах не зависят от скорости и характерного размера). При изучении естественного движения под действием изменения плотности воздуха необходимо иметь ввиду, что закономерности процесса не зависят от температуры и характерного размера при достижении условия: Gr Pr > 2· 10 7 . Поэтому при постановке эксперимента необходимо выбрать определяюшие критерии подобия.

В настоящее время широко используется метод приближенного математического моделирования тепловоздушных процессов помещения, основанный на решении системы балансных уравнений для характерных объемов. С середины 90-х годов начинают появляются работы по точному математическому моделированию вентиляционных процессов.

2.2.3. Связь вентиляции с другими науками

Вентиляция как наука тесно связана с гигиеной, аэродинамикой, теплотехникой, отоплением и т.д.

Гигиена дает ответ на вопрос о параметрах воздуха, которые необходимо поддерживать в рабочей зоне. Эти параметры являются заданными, в соответствии с ними определяются параметры приточного и отработанного воздуха.

Вопросы о количестве воздуха, об организации воздухообмена составляют основное содержание вентиляционной аэродинамики, опирающейся на общую аэродинамику. Как известно, аэродинамика решает внутреннюю (течения в воздуховодах, каналах) и внешнюю (обтекание тел) задачи, включая учение о свободной струе. Все эти вопросы составляют аэродинамическую сущность вентиляции. Особенно большое значение в вентиляции принадлежит свободным струям. Это приточные струи, воздушные души воздушно-тепловые завесы, передувки. Важное значение имеет раздел аэродинамики, изучающий спектры всасывания вытяжныхотверстий.

Теплотехника, в частности, термодинамика, дает ответы на вопросы об изменении состояния воздуха в процессах его предварительной обработки и в самом помещении при воздействии на него теплоты и влаги. Теория теплопередачи дает возможность количественно оценивать различные стационарные и нестационарные теплообменные процессы.

Связь с отоплением состоит в том, что поддерживать требуемую температуру воздуха в помещении в холодный период года возможно только совместно с отоплением. Некоторые виды отопления (воздушное) по своему существу больше относятся к вентиляции, чем собственно к отоплению.

Знание технологии производства позволяет более совершенно сочетать общие решения вентиляционных задач со специфическими условиями производственных процессов.

Для решения вентиляционных задач необходимо знать основы математики, физики, тепло-массообмена, вычислительной техники, электротехники, автоматики, климатологии, экологии и др.

ЛЕКЦИЯ №2

2.3. КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ

2.3.1. Классификация систем вентиляции.

Вентиляционная система – совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха.

При выборе системы вентиляции необходимо учитывать санитарно-гигиенические, технологические и экономические факторы. Предпочтительно всегда применение наиболее простых систем вентиляции, например, аэрации перед механической системой вентиляции.

Классификация систем вентиляции приведена на рис. 2.4.

По назначению системы вентиляции делятся на приточные (для подачи воздуха) и вытяжные (для удаления).

По способу организации воздухообмена – общеобменные и местные. Общеобменные обеспечивают воздухообмен в объеме всего помещения, местные – в ограниченной области или на отдельном рабочем месте. Примером приточной местной вентиляции является воздушное душирование.

По способу побуждения движения воздуха – с механическим (при помощи вентиляторов, эжекторов и пр.) и естественным (с использованием сил ветра и гравитации) побуждением.

По способу перемещения – канальные (через разветвленную сеть воздуховодов) и бесканальные (через проемы в наружных стенах).

Системы бывают постоянного и периодического действия, рабочие и аварийные.

Аварийной называется такая система, которая предназначена для борьбы с внезапными (аварийными) выбросами вредностей в производственные помещения в случае аварии.

Основные элементы приточной системы: узел воздухозабора, приточная камера (клапан воздушный утепленный, калориферы, фильтры, вентиляционный агрегат), сеть воздуховодов, воздухораспределители. Вытяжная система состоит из: вытяжных устройств, сети воздуховодов, в общем случае вытяжной камеры, вытяжной шахты.

2.3.2. Основные принципы действия различных видов систем вентиляции

При выборе систем вентиляции необходимо учитывать общие нормативные документы /1-3/, а также нормативные документы для определенного типа здания (например, СНиПы на проектирование общественных зданий, жилых зданий и т.д.) и ведомственные нормы проектирования. Общая схема вентиляции помещения приведена на рис.2.5.

2.3.2.1. Приточная общеобменная канальная вентиляция с механическим побуждением

Этот вид вентиляции (рис.2.5.А) широко применяется в промышленных зданиях, в больших помещениях общественных зданий. Подача воздуха может быть как рассредоточенной (при помощи перфорированных панелей) непосредственно в рабочую или обслуживаемую зону, так и сосредоточенной одной или несколькими струями. В таких системах для экономии теплоты в холодный период года применяется рециркуляция внутреннего воздуха, если это допускается нормативными документами.

2.3.2.2. Приточная общеобменная бесканальная система вентиляции с механическим

побуждением

Эти системы (рис.2.5.Б) применяются в производственных помещениях с небольшим количеством работающих при отсутствии постоянных рабочих мест для периодического проветривания помещений с избытками теплоты в качестве вспомогательной системы (дополнительной), работающей либо в теплый, либо в холодный период года с подогревом или рециркуляцией, а также во вспомогательных помещениях производственных зданий.

2.3.2.3. Приточная общеобменная бесканальная с естественным побуждением

Такая система (рис.2.5.В) называется аэрационным притоком и применяется в промышленных зданиях со значительными избытками теплоты, в помещениях жилых и общественных зданий в теплый период года. В промышленных зданиях данная система применима во все периоды года.

В теплый период подача воздуха осуществляется через оконные проемы или специальные отверстия на уровне рабочей зоны, в переходный и холодный периоды – через отверстия, расположенные на высоте не ниже 4м от пола потоками, направленными в верхнюю зону про- изводственного помещения. Движение воздуха обуславливается разностью давлений снаружи и внутри здания, возникающей в результате ветрового и гравитационного напора (рис.2.6.).

Гравитационный (D Р t) и ветровой напор (D P v) определяются по формулам:

D Р t = H gDr = Hg (r н - r в) (уравнение Мейдингера, 1875г.)

D P v = K a r н v 2 /2 (2.1.)

где K a - аэродинамический коэффициент.

Н - разность отметок центров вытяжных и приточных проемов.

Рис.2.5.

Общие принципы устройства систем вентиляции

1-вентиляторные агрегаты; 2- калориферы; 3-воздуховоды;

4-вентилятор воздушного душа; 5 -крышный вентилятор;

2.3.2.5. Приточная местная бесканальная система вентиляции с механическим побуждением

Эта система (рис.2.5.Г) применяется для душирования рабочих мест в производственных помещениях. Вентиляторные установки в таких системах работают обычно на рециркуляционном воздухе. Может производиться некоторая его обработка (увлажнение). Такие установки изготавливаются обычно передвижными.

2.3.2.6. Приточная местная бесканальная система вентиляции с естественным

побуждением

Эта система аналогична варианту аэрационного притока. Только в данном случае воздух через аэрационный проем подается непосредственно в рабочую зону, захватывая ее активной частью струи. Применяется она только в теплый период года.

2.3.2.7. Вытяжная общеобменная канальная система вентиляции с механическим

побуждением

Система используется в тех же случаях, что и приточная общеобменная канальная с механическим побуждением (рис. 2.5.Д). Эта система вытяжной вентиляции является наиболее распространенной. Вытяжка может устраиваться из рабочей зоны или верхней зоны помещения, а также из нескольких объединенных одной системой помещений здания.

2.3.2.8. Вытяжная общеобменная бесканальная система вентиляции с механическим

побуждением

Устраивается, в основном в производственных зданиях. Вентиляторы устанавливаются в проемах наружных ограждений здания (в стенах и покрытии) (рис.2.5.Е). Часто она применяется для периодического проветривания помещения или для увеличения вытяжки в теплый период года. На этом же принципе устроена аварийная вентиляция.

2.3.2.9. Вытяжная общеобменная канальная система вентиляции с естественным

побуждением

Основная система в жилых и общественных зданиях, а также во вспомогательных помещениях производственных зданий. Движение воздуха в такой системе осуществляется под действием гравитационного напора. Иногда вытяжную шахту снабжают дефлектором - устройством, использующим силу ветра для перемещения воздуха по воздуховодам.

2.3.2.10. Вытяжная общеобменная бесканальная система вентиляции с естественным

побуждением

Иначе эта система (рис.2.5.Ж) называется аэрационной вытяжкой и применяется, в основном, в производственных зданиях и иногда в купольных помещениях общественных зданий (зрительные залы театров, цирки и т.п.). Удаление воздуха осуществляется через специальные отверстия в верхней части вертикальных ограждений помещения или через открываемые фрамуги светоаэрационных фонарей или через дефлекторы.

2.3.2.11. Вытяжная местная канальная система вентиляции с механическим

побуждением

Применяется, в основном, в производствнных помещениях. Иногда устраивается в в общественных зданиях (кухни столовых, кафе, ресторанов и т.п.).

При применении этой системы (рис.2.5.И) вредные вещества удаляются непосредственно от мест их образования (выделения). Перед выбросом этого воздуха в атмосферу чаще всего производится очистка воздуха, загрязненного вредностями.

Иногда эту систему применяют для транспортирования отходов производства (системы пневмотранспорта отходов).

2.3.2.12. Вытяжная местная канальная система вентиляции с естественным побуждением

Применяется для удаления нагретого воздуха от различных технологических печей, оборудования (рис.2.5.К).

Такое множество применяемых систем вентиляции позволяет выбрать для каждого случая оптимальный вариант. При этом возможны сочетания нескольких вариантов систем вентиляции. Например, приток с механическим побуждением, вытяжка с естественным побуждением и т.п.

2.4. СВОЙСТВА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА И ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ ЕГО СОСТОЯНИЯ

2.4.1. Характеристики влажного воздуха

Влажный воздух можно представить как смесь сухой части воздуха и водяных паров. Состав сухой части атмосферного воздуха в % по объему:

Азот – 78,08%;

Кислород – 20,95%;

Аргон – 0.93%;

Диоксид углерода- 0.03%;

Инертные газы, озон и т.д. – 0.01%.

Для влажного воздуха как смеси газов справедлив закон Дальтона:

Р б = Р с.в. + Р п, Па (2.2.)

где Р с.в. , Р п - соответственно парциальное давление сухой части воздуха и водяного

Из уравнения Менделеева-Клайперона:

PV = RT, V=1/r, r = P/ (RT) (2.3.)

где V – удельный объем, м 3 / кг;

R - удельная газовая постоянная, для сухой части воздуха R с.в. =2.153, для водяного пара R п = 3.461;

Плотность сухой части и водяных паров можно найти:

r с.в. = Р с.в. / (R с.в. T) = 0.465 (Р б – Р п) / T, (2.4.)

r п = Р п / (R п T) = 0.289 Р п / T (2.5.)

Тогда плотность влажного воздуха:

r в = r = 0.465 (Р б – Р п) / T + 0.289 Р п / T =

1 / T (0.465 Р б – 0.176 Р п) (2.6.)

При нормальном барометрическом давлении Рб= 10 5 Па:

r в @ 353 / T (2.7.)

В процессах тепловлажностной обработки сухая часть влажного воздуха остается неизменной. Количество водяных паров, приходящееся на 1 кг сухой части воздуха, называется влагосодержанием:

d = r п /r с.в. = Р п R с.в. T / (Р с.в. R п T) = 2.153 / 3.461 · Р п / Р с.в.

d = 0.623 Р п /Р с.в. , кг/кг с.в. (2.8.)

Вентиляция предназначена для обеспечения чистоты, температуры, влажности и подвижности воздуха согласно требованиям СНиП. Эти требования определяются гигиеническими нормативами: наличие вредных веществ в воздухе (газы, пары, пыль) ограничивается предельно допустимыми (безвредными для здоровья людей) концентрациями, а температура, влажность и подвижность воздуха устанавливаются в зависимости от условий, необходимых для наиболее благоприятного самочувствия человека.
Для производственных помещений чистота воздуха, его температура и влажность определяются особенностями технологического процесса и регламентируются в основном отраслевыми нормативами. В ряде случаев температура и влажность воздуха в помещениях должны отвечать условиям наилучшей сохранности находящихся в них предметов и материалов (библиотеки, архивы, склады, музеи и т.д.)
В отличие от кондиционеров, которые все же не являются предметами первой необходимости, системы вентиляции устанавливаются во всех жилых и офисных зданиях. Наличие вентиляционных систем на производстве является, обязательным, требования к их техническим характеристикам имеют силу закона и прописаны в Строительных Нормах и Правилах (СНиП). Все это объясняется тем, что при отсутствии вентиляции в закрытых помещениях возрастает концентрация углекислого газа и других вредных веществ. Это негативно сказывается на самочувствии людей, потерю работоспособности. Для решения всех этих проблем и существуют системы вентиляции воздуха.
Системы вентиляции обеспечивают поддержание допустимых метеорологических параметров в помещениях различного назначения.
При всем многообразии систем вентиляции, обусловленном назначением помещений, характером технологического процесса т. п., их можно классифицировать по следующим характерным признакам:
1. По способу создания давления для перемещения воздуха: с естественным или искусственным (механическим) побуждением.
2. По назначению: приточные и вытяжные.
3. По зоне обслуживания: местные и общеобменные.
4. По конструктивному исполнению: канальные и бесканальные.
Естественная вентиляция
Естественная вентиляция характеризуется несколькими ниже перечисленными признаками:
- перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит: вследствие разности температур наружного воздуха и воздуха в помещении, так называемой аэрации;
- вследствие разности давлений (воздушного столба) между нижним уровнем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем - вытяжным устройством (дефлектором), установленным на кровле здания;
- в результате воздействия так называемого ветрового давления.
Естественную вентиляцию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой нормы в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по условиям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата. В помещениях с большими избытками тепла воздух всегда теплее наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из него менее плотный теплый воздух. При этом в замкнутом пространстве помещения возникает циркуляция воздуха, вызываемая источником тепла, подобная той, которую вызывает вентилятор.
В системах естественной вентиляции перемещение воздуха создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад по высоте должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков воздуховодов не должна быть более 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах - не превышать 1 м/с.
Воздействие ветрового давления выражается в том, что на наветренных (обращенных к ветру) сторонах здания образуется повышенное, а на подветренных сторонах, а иногда и на кровле, - пониженное давление (разрежение).
Если в ограждениях здания имеются проемы, то с наветренной стороны атмосферный воздух поступает в помещение, а с заветренной - выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит от скорости ветра, обдувающего здание, и соответственно от величин возникающих разностей давлений.
Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода электрической энергии. Однако эффективность этих систем зависящих от переменных факторов (температуры воздуха, направления и скорости ветра) не позволяет решать все сложные и многообразные задачи в области вентиляции.
Механическая вентиляция
В механических системах вентиляции используются оборудование позволяющее перемещать воздух на значительные расстояния. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, охлаждению, увлажнению и т. д.), что невозможно в системах с естественным побуждением.
Следует отметить, что на практике часто предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, т. е. одновременно естественную и механическую вентиляцию.
В каждом конкретном проекте определяется тип вентиляции, который является экономически и технически более рациональным, наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении.
Приточная вентиляция
Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха. Приточный воздух в необходимых случаях подвергается обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.).
Вытяжная вентиляция
Вытяжная вентиляция удаляет из помещения загрязненный или нагретый отработанный воздух. В помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения. Как приточная, так и вытяжная вентиляция может устраиваться на рабочем месте (местная) или для всего помещения (общеобменная вентиляция).
Местная вентиляция
Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подается на определенную зону (местная приточная вентиляция), а загрязненный воздух удаляют только от зон образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).
Местная приточная вентиляция
К местной приточной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к рабочим местам, снижать в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучении.
К местной приточной вентиляции относятся участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой.
Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, печей и пр.), которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потоков воздуха. Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при выделении вредных примесей (газов, влаги, теплоты и т. п.) обычно применяют смешанную систему вентиляции - общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные вытяжка и приток) для обслуживания рабочих мест.

Местная вытяжная вентиляция
Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделений вредностей в помещении локализованы и нужно не допустить их распространение по всему помещению.
Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удаления вредностей применяют местные вытяжки (зонты, бортовые вытяжки, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.). Основные требования, которым они должны удовлетворять:
- место образования вредных выделений по возможности должно быть полностью укрыто;
- конструкция местной вытяжки не должна влиять на производительность труда;
- вредные выделения необходимо удалять от места их образования в направлении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, холодные тяжелые газы и пыль - вниз).
При устройстве местной вытяжной вентиляции для улавливания пыли воздух, перед выбросом его в атмосферу, должен быть предварительно очищен. Наиболее сложными вытяжными системами являются такие, в которых предусматривают очень высокую степень очистки воздуха от пыли с установкой последовательно двух или даже трех фильтров.
Местные вытяжные системы, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается достичь хорошего санитарно-гигиенического эффекта при небольшом объеме удаляемого воздуха.
Однако местные системы не могут решить всех задач, стоящих перед вентиляцией. Не все вредные выделения могут быть локализованы этими системами. Например, когда вредные выделения, рассредоточены на значительной площади или в объеме; подача воздуха в отдельные зоны не может обеспечить необходимые условия воздушной среды, если работа производится на всей площади помещения или ее характер связан с перемещением и т. д.
Общеобменнная приточная вентиляция
Общеобменная приточная вентиляция устраивается для удаления тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных санитарно-гигиенических норм. При отрицательном тепловом балансе, т. е. при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей воздух очищают от пыли.
При поступлении вредных выделений в воздух количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.
Общеобменная вытяжная вентиляция
Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор с электродвигателем на одной оси, расположенный в окне или в отверстии стены. Такая установка удаляет воздух из ближайшей к вентилятору зоны помещения, осуществляя лишь общий воздухообмен.
В некоторых случаях установка имеет протяженный вытяжной воздуховод. Если длина вытяжного воздуховода превышает 30-40 м и соответственно потери давления в сети составляют более 30-40 кг/м2, то вместо осевого вентилятора устанавливается вентилятор центробежного типа.
Когда вредными выделениями являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу цеха или выполняют в виде подпольных каналов.
В промышленных зданиях поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточено, на различных уровнях и т. п.). Часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например, местной или общеобменной.
В таких помещениях для удаления вредных выделений, которые не могут быть локализованы и поступают в воздух помещения, применяют общеобменные вытяжные системы.
Канальная и бесканальная вентиляция
Канальные системы вентиляции имеют сеть воздуховодов для перемещения воздуха. При бесканальной системе вентилятор устанавливают в стене, перекрытии.
Таким образом, любая система вентиляции может быть охарактеризована по четырем признакам: по назначению, зоне обслуживания, способу перемешивания воздуха и конструктивному исполнению.