Вентиляция производственных помещений

Концентрация qвыт (мг/м3) не должна превышать предельно допустимую концентрацию, т.е. qвыт≤ qПДК (иначе будет нарушение санитарных норм), а концентрация qпр должна быть по возможности минимальной (тогда количество воздуха будет относительно небольшим); по санитарным нормам qпр ≤ 0,3qПДК.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, количество воздуха допускается принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача чистого воздуха в наибольшем количестве.

В тех случаях, когда происходит одновременное выделение нескольких вредных веществ однонаправленного действия (например, различные кислоты, щелочи, спирты), расчет общеобменной вентиляции выполняют путем суммирования количеств воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации С при совместном действии вредных веществ (эти концентрации С меньше нормируемых qПДК). Такими допустимыми считаются концентрации С, отвечающие формуле

              (11)

2. при выделении избыточной явной теплоты количество воздуха определяют из условий ассимиляции избытков этой теплоты. Количество приточного воздуха (м3/ч)

Lпр = Qизб/cρпр(tвыт –tпр)               (12)

где Qизб – избыточное выделение явной теплоты, определяемое по формуле (1); с – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная 1 кДж/(кг·К); tвыт – температура удаляемого воздуха, ºС; tпр – температура приточного воздуха, ºС.

Температуру воздуха, удаляемого из помещения, определяют по формуле tвыт = t рз + ∆t(H - 2), где t рз – температура в рабочей зоне, которая не должна превышать допустимую по нормам, т.е. tрз≤ tдоп; ∆t- температурный градиент по высоте помещения,  ∆t = 0,5 – 1,5 ºС/м; Н – расстояние от пола до вытяжных проемов, м; 2 – высота рабочей зоны, м.

Температура проточного воздуха при наличии избытка явной теплоты должна быть на 5 – 8 ºС ниже температуры воздуха в рабочей зоне.

3. При выделении влаги количество приточного воздуха Lпр = Gвп /ρ(dвыт –dпр) ,  где  Gвп – масса водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч; dвыт – содержание влаги в воздухе, удаляемого из помещения, г/кг;  dпр – содержание влаги в наружном воздухе, г/кг.

Санитарными нормами не предусматривается допустимое влагосодержание, а указываются только относительная влажность воздуха и температура помещения, на основании которых и определяют  dвыт с помощью i – d-диаграммы.

При одновременном выделении в помещении вредных веществ, теплоты и влаги принимают наибольшее количество воздуха, полученное в расчетах для каждого вида производственных выделений.

4. метод определения необходимого количества воздуха по кратности воздухообмена применяют для ориентировочных расчетов, когда неизвестны виды и количество выделяющихся вредных веществ.

Кратность воздухообмена к (1/ч) показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении. Количество воздуха

L = kV              (13)

Величина k обычно составляет 1 -10 (большие величины для  помещений небольшого объема).

5.      Местная вентиляция

5.1. Местная приточная вентиляция служит для создания требуемых условий воздушной среды в ограниченной зоне производственного помещения. К установкам местной приточной вентиляции относятся воздушные души и оазисы, воздушные и воздушно-тепловые завесы.

Воздушное душирование применяют в горячих цехах и на рабочих местах, характеризуемых воздействием лучистого потока теплоты интенсивностью 350 Вт/м2 и более. Воздушный душ представляет собой направленный на рабочего поток воздуха. Скорость обдува составляет 1 – 3,5 м/с в зависимости от интенсивности облучения. Действие воздушного потока основано на увеличении отдачи теплоты человеком при возрастании скорости движения обдувающего воздуха.

Рис. 7  Местная приточная вентиляция

Установки воздушного душирования бывают стационарные (рис.7), когда воздух на фиксированное рабочее место подается по системе воздуховодов с приточными насадками, и передвижные (рис.  , б), в которых используется осевой вентилятор. Эффективность таких душирующих агрегатов повышается при распылении воды в струе воздуха.

Воздушные оазисы позволяют улучшить метеорологические условия на ограниченной площади помещения, которая отделяется со сторон легкими передвижными перегородками и заполняется воздухом более холодным и чистым, чем воздух помещения.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраивают для защиты людей от охлаждения проникающим через ворота холодным воздухом. Завесы бывают двух типов: воздушные с подачей воздуха без подогрева и воздушно-тепловые с подогревом подаваемого воздуха в калориферах.

Работа завес основана на том, что подаваемый воздух к воротам или проемам через специальный воздуховод со щелью выходит с большой скоростью (до 10 -15 м/с) под определенным углом навстречу врывающемуся холодному потоку и смешивается с ним. Полученная смесь более теплого воздуха поступает на рабочие места или (при недостаточном нагреве) отклоняется в сторону от них. При работе завес создается дополнительное сопротивление проходу холодного воздуха через ворота. В зависимости от места выпуска воздуха завесы устраивают с нижней подачей воздуха (рис. 7 , г) по высоте ворот, причем последние наиболее широко распространены.

5.2. Местная вытяжная вентиляция. Применение ее основано на улавливании и удалении вредных веществ непосредственно у источника их образования. Так, если борьба с пылью при помощи обменной вентиляции дает малый эффект, то местная вентиляция позволяет полностью устранить запыленность помещения.

Устройства местной вытяжной вентиляции делают в виде укрытий или местных отсосов.

Количество воздуха Lу (м3/ч, который необходимо удалить от укрытий и отсосов, определяют по формуле L  = Fоυ3600 (14), где Fо – площадь открытых проемов, отверстий, неплотностей, через которые засасывается воздух, м2; υ – скорость воздуха в этих проемах и отверстиях, величина которой зависит от типа вытяжного устройства и характера вредных веществ, м/с. 

Укрытия с отсосом характерны тем, что источник вредностей находится внутри них; они могут быть выполнены как укрытия-кожухи, полностью или частично заключающие оборудование (вытяжные шкафы, витринные укрытия, кабины и камеры). Внутри укрытий создается разрежение, в результате чего вредные вещества не могут попасть в воздух помещения. По отсасывающим воздуховодам они удаляются из укрытия. Такой способ предотвращения выделений вредных веществ в помещениях называется аспирацией. Аспирационные системы обычно блокируют с пусковыми устройствами технологического оборудования с тем, чтобы отсос вредных веществ производился не только в месте их выделения, но и в момент образования.

Полное укрытие машин и механизмов, выделяющих вредные вещества, наиболее совершенный и эффективный способ предотвращения попадания их в воздух помещения. Важно еще на стадии проектирования разрабатывать технологическое оборудование таким образом, чтобы такие вентиляционные устройства органически входили бы в общую конструкцию, не мешая технологическому процессу и одновременно полностью решая санитарно-гигиенические задачи.

При интенсивных пылевыделениях, например при приготовлении смесей в литейном производстве, наиболее эффективные укрытия – кожухи с отсосом пыли, которые полностью закрывают очаг пылеобразования.

Рис.  8 Укрытия и кожухи

Защитно-обеспыливающими кожухами оборудуются станки, на которых обработка материалов сопровождается пылевыделениями и отлетанием крупных частиц, которые могут нанести травму (рис.8). это шлифовальные, обдирочные, полировальные, заточные станки по металлу, деревообрабатывающие станки и др.

Количество воздуха L (м3ч), удаляемого от заточных, шлифовальных и полировальных станков, определяется в зависимости от диаметра круга по формуле L = kpdкр (15), где dкр – диаметр круга, мм; kp – размерный коэффициент, значение которого зависит от диаметра круга (kp = 1,6 -2 м3/(ч· мм) соответственно для заточных и шлифовальных станков kp = 600 и 250 мм; для полировальных станков с войлочными и матерчатыми кругами kp = 4 -6). Удаляемый от станков запыленный воздух проходит затем соответствующую очистку, например в циклонах.

Рис. 9  Установка отсоса

а – неправильная; б – правильная

Вытяжные шкафы находят широкое применение при термической и гальванической обработке металлов, окраске, развеске и расфасовке сыпучих  материалов, при различных операциях, связанных с выделением вредных газов и паров.

Вытяжной шкаф представляет собой колпак большого объема, внутри которого происходит выделение вредных веществ при проведении каких-либо работ. Выделяющиеся газы и пары, попадая в колпак, собираются и поступают во всасывающий воздуховод.

Скорость воздуха, засасываемого в шкаф через рабочее отверстие, принимают равной 0,5 – 0,7 м/с при удалении малоопасных паров и газов (пары кислот, спиртов и др.) и 1 – 1,5 м/с при удалении особенно опасных паров и газов (пары свинца, ртути, цианистых соединений и др.).

Кабины и камеры представляют собой емкости определенного объема, внутри которых производятся работы, связанные с выделением вредных веществ (пескоструйная и дробеметная обработка, окрасочные работы и т.д.).

Расчетное количество удаляемого воздуха определяют по кратности воздухообмена, которая в зависимости от объема камеры составляет 30 -100. при невозможности полного или частичного укрытия делают местные отсосы, располагаемые рядом с источником выделения вредных веществ. К ним относятся вытяжные зонты, всасывающие панели, бортовые отсосы, воронки и т.д.

Вытяжные зонты (рис.9,а ,б) применяют для локализации вредных веществ, поднимающихся вверх, а именно при тепло- и влаговыделениях; любых вредных веществ (исключая очень токсичные) с тепловыделениями, создающими устойчивый восходящий поток, но при отсутствии постоянного рабочего места у источника выделения вредных веществ.

Зонты делаются открытыми со всех сторон (без свесов) и частично открытыми – с одной, двух или трех сторон – со свесами. В последнем случае конструкция зонта является более совершенной. По форме сечении зонты бывают прямоугольными или круглыми,  стационарными или поворотными.

Размеры (м) прямоугольного зонта в плане определяют из выражения A = a + 0.8h, где a – стороны перекрываемой поверхности, м; h – расстояние от перекрываемого оборудования до низа зонта, м. наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта β менее 60º.

При удалении теплоты, влаги скорость воздуха в горизонтальном сечении зонта принимается υ = 0,15 – 0,25 м/с, а при удалении токсичных веществ υ = 0,5 – 1,25 м/с.

Для улавливания газов у проемов печей устанавливают зонты-козырьки. Когда устройство стационарных укрытий невозможно, делают поворотные зонты, которые отводят в сторону во время загрузки оборудования.

Всасывающие панели. Местная вытяжная вентиляция , удаляя вредные вещества из помещения, должна препятствовать их попаданию в зоны дыхания рабочего. Местный отсос можно считать удовлетворительно работающим, когда он удаляет вредные вещества от зоны дыхания.

Нередко источник выделения вредных веществ – ванна, печь, стол для сварки и т.п. – укрывают зонтом, под которым находится рабочий (рис. 10), что совершенно недопустимо, так как через зону дыхания в этом случае проходят все вредные вещества. Естественно, что правильной конструкцией отсоса будет такая, при которой поток воздуха минует рабочего. Эффективным местным отсосом, устроенным по этому принципу, является панель Чернобережского (рис. 10,а), применяемая при таких операциях, как газовая сварка, пайка и т.п.

Рис. 10 Всасывающие панели и отсосы

Если источник выделения вредных веществ является протяженным (при малой ширине), то для их удаления используют панель соответственно большой длины. Для равномерности всасывания такую длинную панель составляют из нескольких секций.

При сварке на стационарных рабочих местах применяется отсос в виде поворотной панели (рис.10,б), который при помощи телескопического устройства воздуховода может быть вертикально перемещен и повернут на 360º.

При паяльных работах , а также при ручных операциях просеивания, протирки, окраски кистью и т.д. для удаления аэрозолей и газов применяют витринные отсосы (рис. 10,г). Ширина отсосов 0,5 – 0,8 м, остальные размеры выбирают из соображений удобства производимых работ. Скорость всасывания воздуха в рабочем проеме отсоса в зависимости от токсичности удаляемых веществ составляет 0,5 – 1,5 м/с.

Пылегазоприемники, воронки. При пайке сплавами свинца применяют отсосы в виде воронок, которые должны быть удалены от места пайки на расстояние не более 250 – 300 мм. Важно также, чтобы электропаяльник, от которого по окончании  пайки все еще выделяются вредные вещества, находился поблизости от воронки или внутри нее. Скорость в сечении воронки размером 200 Х 400 мм должна составлять 2,5 – 3 м/с.

При работе сварочных тракторов на нестационарных местах щелевые и воронкообразные пылегазоприемники  монтируют на сварочной головке непосредственно около электрода. Всасывающее отверстие располагается над слоем флюса на высоте 40 – 50 мм, что исключает засасывание флюса в приемник.

Необходимое количество удаляемого воздуха (м3/ч) может быть, определено по формуле Lc = 12 , где Ас – сила сварочного тока, А. (16)

При ручной сварке в закрытых объемах находят применеие пылегазоприемники в виде воронок с пневматическими присосами –держателями, позволяющими крепить приемник на любой плоскости в непосредственной близости от сварочной дуги.