Основи охорони праці - Березуцький В.В. - 3.10.6. Механічна вентиляція

У системі механічної вентиляції рух повітря здійснюється вентиляторами.

Комбінована вентиляція

Найбільшого поширення на машинобудівних підприємствах набула комбінована вентиляція: загальнообмінна припливно-витяжна та місцева.

Припливна вентиляція. Установка припливної вентиляції ПУ складається з таких елементів (рис. 3.23): 1 - повітрозабірний пристрій; 2 - фільтр для очищення повітря від пилу; 8 — калорифери, де повітря нагрівається; 4 - вентилятор; 5 - повітроводи; 6 — припливні насадки, крізь які повітря подається у приміщення; регулюючі пристрої (РП).

Фільтр, калорифери й вентилятори встановлюються в окремому приміщенні (вентиляційна камера). Швидкості випуску повітря з припливних насадок обмежуються допустимим шумом і рухливістю повітря на робочому місці (ТОСТ ССБТ 12.1.005-88).

Витяжна вентиляція. Установки витяжної вентиляції ВУ-1 та ВУ-2 (рис. 3.28) складаються з витяжних насадок (7) у системі загальнообмінної вентиляції чи різного типу повітроприймачів (10) у системі місцевої вентиляції (на рис.3.19 зображений захисно-знепи-люючий кожух на заточувальному верстаті); вентилятора (4); повітроводів (5); пристроїв для очищення повітря від пилу чи газів (8); витяжної шахти (9)9 яка розташовується на 1-1,5 м вище гребеня даху.

Кондиціювання повітря

Кондиціювання повітря - це процес забезпечення й автоматичного підтримування в приміщеннях температури, вологості, швидкості руху і чистоти повітря. Розрізняють комфортне і технологічне кондиціювання.

Комфортне кондиціювання забезпечує допустимі та оптимальні умови середовища, які впливають на інтенсивність роботи працівників. Технологічне кондиціювання призначене для підтримування штучних кліматичних умов відповідно до технологічних вимог.

Параметри повітряного середовища в приміщенні встановлюються виходячи з таких умов: якщо кількість і якість продукції залежить від додержання точного режиму технологічного процесу, а не від інтенсивності роботи працівників, головними є вимоги технологічного процесу; якщо на випуск продукції впливає інтенсивність роботи - регламентуються комфортні умови. Кількісним критерієм потреби в штучному охолодженні повітря може бути процент дискомфортності, який визначається за формулою:

де m - кількість приміщень у будинку; D - тривалість дискомфорту, год, за характерні доби місяця; m0 - кількість діб використання приміщень на місяць; р0 - кількість годин експлуатації приміщень на добу; 12 - число місяців на рік.

Кондиціювання повітря здійснюється комплексом технічних засобів, які становлять систему кондиціювання повітря (СКП).

До складу СКП входять технічні засоби приготування, пересування і розподілу повітря, приготування холоду, а також технічні засоби холодо- та теплопостачання, автоматики, дистанційного управління і контролю. Технічні засоби СКП у сукупності називаються кондиціонерами. За способом приготування та розподіл у повітря в приміщенні СКП поділяються на центральні та місцеві.

Конструкція центральних кондиціонерів передбачає приготування повітря за межами обслуговуючого приміщення і його розподіл по системі повітроводів. Центральні кондиціонери застосовують у великих цехах.

У місцевих кондиціонерах приготування повітря відбувається безпосередньо в обслуговуючих приміщеннях. Повітря надходить до приміщення без повітроводів (кондиціонери встановлюють у віконних отворах). Місцеві кондиціонери використовують у невеликих приміщеннях (лабораторіях, робочих кабінетах тощо).

Центральний кондиціонер (рис. 3.24) складається з камери змішування І зовнішнього повітря і частково повітря всередині приміщення (якщо відсутнє виділення шкідливих речовин); фільтра для очищення повітря від пилу 1; калориферів першого підігріву повітря 2; камери зрошення ІІ, де повітря зволожується; калориферів другого підігріву 3; вентилятора 4. Кількість повітря, що проходить через кондиціонер і його складові елементи, регулюється клапанами 5.

Місцеві СКП, із яких найпоширенішими є автономні кондиціонери, мають теплообмінники випарювання і холодильні машини. Недоліками роботи місцевих СКП вважають підвищений шум, а також порівняно з центральними СКП невеликий термін служби. Для зниження шуму кондиціонери випускають у вигляді двох агрегатів - внутрішнього і зовнішнього. У зовнішньому агрегаті розміщується найбільш шумне обладнання — холодильний компресорі повітряний конденсатор холодоагента. Автоматизація роботи місцевих СКП, у тому числі регульованих повітророзподілювачів забезпечує комфортні умови праці у робочих зонах приміщень та в зонах, що обслуговуються.

Робота кондиціонерів автоматизована. Пристрої-автомати (термо- та вологорегулятори) при зміні заданих параметрів повітря у приміщенні (температури та вологості) пускають у хід клапани, що регулюють змішування зовнішнього повітря й повітря всередині приміщення, нагрівши повітря у калориферах, подачу теплоносія у калорифери, а також холодної води до форсунок. Кондиціювання повітря потребує (порівняно з вентиляцією) великих одноразових та експлуатаційних витрат, і тому потрібне економічне обґрунтування для застосування кондиціювання. Згідно зі СНиП 2.04.05-92 кондиціювання передбачається:

• у приміщеннях житлових та громадських будинків, а також допоміжних будинків промислових підприємств;

• у виробничих приміщеннях відповідно до технологічних вимог (наприклад, для підтримки температурно-вологих умов, що дають змогу виконувати обробку матеріалів і виробів із мінімальними допусками - точне машинобудування й калібрування вимірювального інструменту).

Вентилятори. Розрахунок вентиляційної мережі

Вентилятори служать для переміщення повітря у вентиляційних установках. За принципом дії вентилятори поділяютьоя на осьові та відцентрові.

Осьовий вентилятор (рис. 3.25 а) - це розташоване у циліндричному кожусі 1 лопаткове колесо 2, при обертанні якого створюється розрідження у зазорі між колесом та кожухом і потік повітря видаляється (чи надходить) із приміщення. Перевагами осьових вентиляторів є простота конструкції, можливість ефективного регулювання продуктивності у широких межах за допомогою повороту лопаток колеса, велика продуктивність, реверсивність роботи. До недоліків належать невелике значення тиску, що розвивається (у межах 200 Па), а це не дає змоги використовувати такий тип вентиляторів у розгалужених мережах великої довжини.

Відцентровий вентилятор (рис. 3.25 б) складається зі спірального кожуха 3 з розміщеним усередині лопатковим колесом 4, при обертанні якого повітря надходить у канали між лопатками, під дією відцентрових сил відкидається у спіральний кожух та викидається крізь випускний отвір 5. На рис. 3.26 зображена схема подання повітря компактними, плоскими або віяловими струменями (схеми І-VI). Відстань від місця подання повітря до зони, яка обслуговується (О), або робочої зони (РЗ) позначимо Xп висота зон (О) або (РЗ) - h; висота приміщення – Нп.

Залежно від тиску, що розвивається, вентилятори поділяються на три групи: низького тиску - до 1 кПа; середнього тиску -1-3 кПа; високого тиску — 3-12 кПа.

Вентилятори низького й середнього тиску застосовують в установках загальнообмінної, місцевої вентиляції та кондиціювання повітря, а вентилятори високого тиску використовують для технічних цілей (наприклад, для дуття у печах).

Вентилятори виготовляють різних типорозмірів. Тип вентилятора (конструктивні особливості, матеріал кожуха і робочого колеса) визначається характером домішок, що переміщуються з повітрям у вигляді пилу, парів кислот та лугів тощо, а також вибухонебезпечних сумішей. Вентилятори одного типу виконуються за однією і тією самою аеродинамічною схемою і мають геометрично подібні розміри. Кожному з вентиляторів відповідає певний номер, що показує довжину діаметра робочого колеса у дециметрах.

Повний тиск Рв, Па, що розвивається вентилятором, витрачається на подолання опору вентиляційної мережі Рс, Па, і визначається як алгебрична сума динамічного Рд, Па, та надлишкового статичного тиску Рст, Па:

У формулі (3.109) Рст характеризує потенціальну, а Рд - кінетичну енергію потоку в перерізі повітроводу.

Втрачений тиск у мережі (опір мережі) обчислюється підсумовуванням втрат тиску на тертя Ртер на окремих ділянках мережі

(за рахунок шорсткості поверхні повітроводів) та місцеві опори Zм.о.і (повороти, фільтри, калорифери та ін.):

де n - число ділянок мережі; Ртер.і - втрати тиску на тертя на 1 м довжини і-ї ділянки, Па/м; li - довжина розрахункової ділянки повітроводу, м; k - коефіцієнт місцевого опору на і-й ділянці; S - сума коефіцієнтів місцевого опору на кожній ділянці; υі - швидкість руху повітря у повітроводі, м/с; ρ - густина повітря, кг/м³. Значення Rтp та ξ наводяться у довідковій літературі.

Порядок розрахунку вентиляційної мережі наступний:

1. Вибирають конфігурацію мережі залежно від розміщення приміщень, установок, обладнання.

2. Знаючи необхідну кількість повітря на окремих ділянках повітроводів, визначають їх поперечні розміри з урахуванням допустимих швидкостей руху повітря (3-10 м/с).

3. За формулою (3.110) розраховують опір мережі, беручи за розрахункову найбільш протяжну магістраль.

4. Вибирають тип та номер вентилятора за його аеродинамічною схемою.

Вибір вентилятора

Характеристика вентилятора графічно виражає зв'язок між основними параметрами - продуктивністю L, м³/год, тиском Рв, Па, потужністю N, кВт, і коефіцієнтом корисної дії η при певних швидкостях обертання робочого колеса ω, рад/с - напірна характеристика P-L (рис. 3.27). На цей графік наноситься точка а, яка характеризує розрахункову витрату повітря у мережі Lc (продуктивність вентиляційної установки) та її опір Рс.

При аналізі відповідності вентилятора розрахунковим параметрам мережі керуються наступними міркуваннями. Якщо точка а (рис.3.27) збігається з характеристикою вентилятора і лежить у зоні економічних значень ккд (у межах 0,9 ηmax), отже, вентилятор підібраний правильно. Якщо режим роботи вентилятора відображається в зоні низьких значень η (точки а1 та а2), то слід зробити висновок про необхідність вибору того ж типу вентилятора іншого розміру (номера).

У тих випадках, коли експлуатований вентилятор не забезпечує необхідної продуктивності видаються рекомендації зі зміни швидкості обертання робочого колеса, враховуючи такі залежності: