Основные теоретические положения

Вентиляция - это комплекс взаимосвязанных устройств и процессов, предназначенных для создания организованного воздухообмена с целью обеспечения нормальных метеорологических условий в рабочей зоне производственных помещений.

По способу организации воздухообмена системы вентиляции разделяются на общеобменные, местные и смешанные.

В общеобменных системах вентиляции смена воздуха происходит во всем объеме помещения. Их в основном применяют в производственных помещениях с небольшим и равномерным распределением вредных веществ.

Местные системы вентиляции предназначены для удаления вредных выделений (газов, паров, пыли, избыточной теплоты) в местах их непосредственного образования с последующим удалением из помещения. На устройство и эксплуатацию местной вентиляции требуется значительно меньше затрат.

Смешанная вентиляция предусматривает одновременную работу местной и общеобменной систем.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции. Естественная вентиляция – это система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений обусловлена разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха и ветровым напором, действующим на здание. Естественная вентиляция не требует значительных затрат, т.к. большие объемы воздуха поступают и удаляются из помещения без применения вентиляторов и воздуховодов. Вентиляция происходит через вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамуги зданий.

Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной. При неорганизованной вентиляции воздух поступает и удаляется из помещения через зазоры и поры наружных ограждений зданий (инфильтрация), а также через форточки и окна. Естественная вентиляция считается организованной, если направление воздушных потоков и воздухообмен регулируются с помощью специальных устройств. Систему организованного естественного воздухообмена называют аэрацией. Ее широко применяют в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями (прокатных, литейных, кузнечных цехах). Расчет аэрации основан на обеспечении баланса воздухообмена: объем воздуха, входящего в здание за единицу времени V_пр (м³/с), всегда равен объему воздуха, выходящего из здания V_выт (м³/с) определяется по формуле:

(1)

Недостаток естественной вентиляции состоит в том, что приточный воздух поступает в помещение без предварительной очистки и подогрева, а удаляемый – не очищается от выбросов и, таким образом, загрязняет окружающую среду. Кроме того, эффективность аэрации может существенно снизиться с повышением температуры наружного воздуха, особенно в безветренную погоду.

Механическая (искусственная) вентиляция – вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побудителей.

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; подвергать вводимый в помещение воздух предварительной очистке, осушке или увлажнению, перегреву или охлаждению; организовать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно в местах и образования и предотвращать их распространение по всему объему помещения; очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу. К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость ее сооружения и эксплуатации, а также необходимость проведения мероприятий по снижению шума и соответствию технике безопасности.

По способу подачи и удаления воздуха различают приточную, вытяжную и приточно-вытяжную систему искусственной вентиляции. Приточная система вентиляции производит забор воздуха извне вентилятором, при этом загрязненный воздух вытесняется неочищенным через двери, окна, щели и т.д. Вытяжная система вентиляции удаляет загрязненный и перегретый воздух через сеть воздуховодов при помощи вентилятора. Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций. Загрязненный воздух перед выбросом в атмосферу очищается. Приточно-вытяжная система вентиляции состоит из двух отдельных систем - приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый и удаляют из него загрязненный воздух. При этом виде вентиляции в помещениях с малыми количествами концентраций вредных примесей в воздухе целесообразно создавать некоторый подпор воздуха (положительный баланс воздухообмена), определяемый по формуле:

(2)

В смежных с ними помещениях со значительными концентрациями вредных примесей целесообразно поддерживать отрицательный баланс воздухообмена, определяемый по формуле:

(3)

Этим обеспечивается своеобразная изоляция помещений с малыми концентрациями вредных примесей от проникновения в них загрязненного воздуха из смежных помещений.

В производственных помещениях, где возможны внезапные выбросы в воздух рабочей зоны больших количеств вредных взрывоопасных веществ, устанавливают систему аварийной вентиляции.

Выбор той или иной системы вентиляции должен быть обоснован технико-экономическими и санитарно-гигиеническими соображениями с целью создания в помещениях нормируемых параметров воздушной среды, отвечающих требованиям ГОСТ 12.1.005-87 и СН 245-71.

Для качественной оценки эффективности воздухообмена применяют понятие кратности воздухообмена К – отношение количества воздуха, поступающего или удаляемого из помещения в единицу времени, к объему вентилируемого помещения:

(4)

где V_{пр, выт} - количество воздуха, поступающего или удаляемого из помещения в единицу временим, м³/с; V_п – объем помещения, м³.

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа воздух в помещении должен быть заменен полностью. При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть в пределах 1 - 10.

Кондиционирование. Для создания оптимальных метеорологических условий в производственных и жилых помещениях, в салонах транспортных систем применяют наиболее совершенный вид вентиляции – кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в помещениях заранее заданных метеорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании автоматически регулируются температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение в зависимости от времени года, наружных метеорологических условий и характера технологического процесса в помещении. Такие параметры воздуха создаются в специальных установках - кондиционерах. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т.п. кондиционирование воздуха требует больших по сравнению с вентиляцией затрат, однако они быстро окупаются, т.к. при этом повышается производительность труда, уменьшается заболеваемость и т.д.