Естественная и механическая вентиляция

Вентиляция обеспечивает удаление из воздуха производственных помещений избыточного тепла, влаги, вредных газов, паров и пыли. С помощью вентиляции загрязненный или перегретый воздух отводят из помещения и взамен его подают чистый или прохладный воздух.

Регламентация устройства вентиляции и отопления изложены в нормативных документах общероссийского и отраслевого значения (СНиП 2.04.03-91; СанПиН 2.2.4.548-96; ГОСТ 12.1.005-99 ССБТ).

В зависимости от способа перемещения воздуха в помещении промышленную вентиляцию делят на естественную и механическую.

При естественной вентиляции воздухообмен в помещении происходит за счет разности температур и удельной массы внутреннего и наружного воздуха, а также воздействия ветра. Такой вид вентиляции называют аэрацией. Аэрация помещений представляет собой рассчитываемую и управляемую естественную вентиляцию.

Известно, что температура воздуха внутри помещения выше температуры наружного воздуха.

Объемная масса воздуха Рτ (кг/м³) обратно пропорциональна его температуре:

Рτ = Р/( 1 + αt).

Здесь Р - объемная масса воздуха при 0°С и давлении 760 мм рт. ст., равная 1,293 кг/м³; а - коэффициент объемного расширения воздуха, равный 0,004; t - заданная температура воздуха, 0°С.

При аэрации воздухообмен в здании происходит вследствие того, что теплый воздух внутри помещения, содержащий производственные вредности, под напором более холодного наружного воздуха выходит по встроенным шахтам через дефлекторы, установленные над шахтами на самой высокой части крыши.

Промышленность выпускает несколько типов дефлекторов. Наибольшее применение нашел дефлектор ЦАГИ (рис.)

Рис. Круглый дефлектор ЦАГИ: 1 - патрубок; 2 - раструб; 3 - корпус; 4 - зонт; 5 - лапка для крепления зонта

. Он состоит из диффузора, верхнюю часть которого охватывает цилиндрическая обечайка. Зонт закрывает шахту от атмосферных осадков. На уровне низа обечайки к диффузору прикреплен конус, который предотвращает проникновение ветра внутрь дефлектора. Ветер, обтекая обечайку дефлектора создает пониженное по сравнению с атмосферным давление, в результате чего по шахте вверх движется воздух, который затем выходит наружу через две кольцевые щели между обечайками и краями конуса.

Преимущества естественной вентиляции: простота, невысокая стоимость устройства и эксплуатации, высокая эффективность очистки воздуха. К недостаткам относятся: невозможность подогрева, увлажнения или подсушивания поступающего воздуха; трудности равномерной подачи свежего воздуха по всем рабочим зонам и удаления загрязненного воздуха непосредственно от мест образования производственных вредностей.

Ветровое давление образуется за счет обтекания здания воздушным потоком. При этом с наветренной стороны создается повышенное давление, содействующее поступлению воздуха в помещение, а с подветренной - пониженное давление (разрежение), способствующее выходу воздуха из помещения (рис.).

Рис. Схема аэрации под воздействием ветрового напора

Чтобы обеспечить лучший воздухообмен, предотвратить воздействие холодного воздуха на работающих и устранить возможность простудных заболеваний, приток воздуха в помещение предусматривают в теплый период года на высоте не более 1,8 м от пола, а в холодный период года - не ниже 4 м от пола. Для этого по высоте боковых проемов здания располагают два ряда фрамуг.

Для обеспечения нормальных метеорологических условий в производственных помещениях при проектировании промышленных предприятий наряду с естественной предусматривают механическую вентиляцию.

При механической вентиляции воздухообмен достигается с помощью вентилятора. Поэтому этот вид вентиляции позволяет изменять параметры поступающего в помещение воздуха - нагревать, охлаждать, подсушивать и увлажнять, а также очищать выбрасываемый в атмосферу загрязненный воздух.

Выбор схемы вентиляции для создания в помещениях воздушной среды, удовлетворяющей установленным гигиеническим нормам и технологическим требованиям, зависит от назначения здания, его этажности, характера помещений и наличия производственных вредностей.

По месту действия механическую вентиляцию подразделяют на общеобменную и местную.

Общеобменная вентиляция предназначена для снижения концентрации вредных примесей в объеме всего помещения до нормируемой величины. Она может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной.

Наиболее эффективной является приточно-вытяжная вентиляция (рис.), состоящая из двух отдельных систем — приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный.

Рис. Схема приточно-вытяжной вентиляции с рециркуляцией воздуха: а - приточная система; б - вытяжная система; 1 - воздухозаборное устройство; 2 - очиститель воздуха; 3 - центробежный вентилятор; 4 - калорифер; 5 - увлажнитель-охладитель; 6 - распределительный трубопровод; 7- приточные насадки; 8 - местные отсосы; 9- пылеуловитель; 10- выбросное устройство; 11 - воздуховод; 12- клапаны; 13 - производственное помещение; 14 - вентилятор

Приточные и вытяжные системы в помещении должны быть размещены так, чтобы свежий воздух поступал в те части помещения, в которых количество вредных выделений минимально или они совсем отсутствуют, а вытяжную систему устраивают там, где выделения максимальны.

Объем притока воздуха в помещение должен соответствовать объему вытяжного, разница между этими объемами не должна превышать 10 ... 15%. Это условие необходимо соблюдать во избежание образования вакуума в помещении, особенно в зимнее и холодное переходное время года. Применение рециркуляции недопустимо для помещений, в которых имеются неприятные запахи, а также когда в воздух выделяются вредные вещества, по степени воздействия на организм относящиеся к первым трем классам опасности.

Объем вентиляционного воздуха определяют для каждого помещения в зависимости от вида и количества выделяющихся в рабочую зону вредностей.

Расход воздуха следует определять отдельно для теплого и холодного периодов года, принимая большую из величин при плотности приточного воздуха равной 1.248 кг/м³.

При выделении в помещении нескольких видов инертных газов или нетоксичной пыли (мучной, крахмальной и др.) необходимое количество вентиляционного воздуха определяют для каждого вида вредности отдельно и принимают большее значение. При выделении нескольких токсичных газов, паров растворителей (спиртов, эфиров, уксусной кислоты и др.), раздражающих газов (серного и сернистого ангидрида, хлористого и фтористого водорода и др.) принимают сумму вентиляционного воздуха, вычисленного для каждого газа раздельно.

В табл. приведены значения тепло- и влаговыделения на предприятиях общественного питания.

Таблица

Источник тепло-и влаговыделения	Тепловыделение (явное), Вт/ч	Источник тепло-и влаговыделения	Тепловыделение (явное), Вт/ч
Плиты:		Кипятильник, емкостью;	2320
на 1 м2 в плане	4060	200 л, диаметр 0,8 м	1740
на 1 м2 жарочной	5800	100 л	1392
поверхности		50 л, диаметр 0,5 м	696
Огневая плита № 1 (в	40 600	25 л
плане 3,87 х 1,67 м)		Жарочно-кондитерские	2900
То же, № 19(1,68x0,72 м)	7304	шкафы ГКШ-3 и ШК-20
То же, №21 (2,4 х 1,14 м)	17 400	Жаровня газовая УЖГ-	2900
Электроплиты кухонные	499	Г1 или электрическая
(на 1 кВт установленной		УЖГ-Э1м
мощности)		Разные электроприборы,	260
Газовые плиты ресторанные,	4640	кроме кипятильников,
секционные		плит и котлов (на 1 кВт
Газовая плита ресторанная	15 660	установленной мощности)
со шкафом на 8 конфорок		Паропроводы (на 1 кг пара)	29
То же, на 12 конфорок	23 200	Люди (на 1 рабочего)	92,8
То же, на 16 конфорок	31 320	Стенки завес над плитой	116
Варочный котел емкостью, л:		(на 1 м2 остекления)
		Обрабатываемые	(250)
40	1276	продукты на плитах(на
60	1624	1 кг/ч)
125	1972	Влаговыделения варочных
250	2668	котлов в зависимости
400	3712	от их емкости, (кг/ч):
600	4988	40 л	4
800	5800	60 л	6
Мармит (на 1 м2 в плане)	1508	125 л	12
Паровой шкаф (на 1 м2 в	2900	250 л	19
плане)		400 л	27
Кондитерская печь (на 1 м2	580	600 л	45
внешней поверхности)		800 л	56

При определении тепло- и влаговыделения оборудования коэффициент одновременности работы оборудования принимают равным 0,8.

Тепловыделения в помещении от оборудования, установленного под завесами, принимают равными 20% от приведенных в таблице; влаговыделения не учитывают.

Влаговыделение на одного рабочего принимают 0,16 кг/ч; на 1 кг/ч обрабатываемых на плитах продуктов - 0,40 кг/ч.

При расчете воздухообменов в торговых залах столовых, кафе и ресторанов тепловыделения на одного посетителя или работника принимают 116 Вт/ч, включая тепловыделения пищи. Тепло- и влаговыделения установленного в помещении оборудования принимают с коэффициентом одновременности работы оборудования для столовых и кафе 0,8; для ресторанов 0,7. Для перетекания приточного воздуха из зала в кухню через раздаточные и вентиляционные проемы скорости воздуха допускаются не более 1 м/с. Раздаточные проемы проектируют во всю ширину помещения. Дополнительные вентиляционные проемы выполняют на высоте 2 м. Независимо от наличия местных отсосов в моечных отделениях и кухнях необходима вытяжка из верхней зоны не менее однократного обмена.

В производственных помещениях общественного питания не допускается подавать воздух летом без соответствующей обработки (очистки, охлаждения, осушки и т. п.), а в холодный период года - неподогретого. Необходимый воздухообмен проверяют по переходному периоду года при температуре наружного воздуха +10 °С и относительной влажности 70%. При определении температуры приточного воздуха необходимо учитывать его нагревание в вентиляторе на 1 ... 2 °С.

Для помещений, в которых возможно внезапное выделение больших количеств вредных или взрывоопасных веществ, предусматривают аварийную вытяжную вентиляцию. При выделении паров и газов тяжелее воздуха приемные отверстия систем вентиляции размещают на высоте 0,3 ... 1,0 м от уровня пола, при выделении паров и газов легче воздуха - в верхней зоне помещения. Если перемещение взрывоопасных паров и газов из-за их свойств вентиляторами недопустимо, предусматривают системы аварийной вентиляции с эжекторами (рис.).

Рис. Эжектор: 1 - всасывающая труба; 2 - вентилятор; 3 - труба, по которой нагнетается рабочий воздух; 4 - сопло; 5 - диффузор; 6 - труба для отсоса загрязненного воздуха; 7 - выбросная труба

Принцип действия эжектора заключается в том, что воздух, нагнетаемый расположенным вне вентилируемого помещения компрессором или вентилятором высокого давления, подводится по трубке к соплу и, выходя из него с большой скоростью, создает за счет эжекции разрежение в камере, куда подсасывается воздух из помещения. Диффузор служит для преобразования динамического давления в статическое. Недостатком эжектора является низкий КПД, не превышающий 0,25.

Кратность воздухообмена при аварийной вентиляции не должна быть меньше 8 ч^-1.

Для компенсации воздуха, удаляемого аварийной вытяжной вентиляцией, не следует предусматривать дополнительные приточные системы вентиляции.

Наряду с общеобменной рабочей и аварийной вентиляцией на предприятиях общественного питания большое распространение получила местная вытяжная вентиляция.

Основными элементами местной вытяжной вентиляции являются местные отсосы, вентилятор, сеть воздуховодов и устройства для очистки воздуха. Местные отсосы делят на три группы: закрытые, полуоткрытые и открытые.

Устройство для удаления газов, выделяемых из десульфитатора, показано на рис.

Рис. Устройство для местного удаления газов из десульфитатора: 1 - десульфитатор; 2 - щель (Н = 60 мм); 3 - открывающаяся половина крышки; 4-вытяжная шахта сечением 250x250 мм, выведенная выше крыши на 3 м; 5 - неподвижная половина крышки

На рис. показано местное укрытие с вытяжкой от обжарочной печи.

Рис. Укрытие с вытяжкой от обжарочной печи: 1,2 и 3 - дверцы; 4 - патрубок; 5 - отводы

По каркасу, выполненному из уголков, укреплена обшивка из листовой стали. Боковые стороны укрытия оборудованы дверцами для удобства обслуживания печи. В верхней части укрытия имеется патрубок с отводом, который соединен с осевым вентилятором и установлен на одной оси с электродвигателем. Работа вентиляторов обеспечивает удаление из укрытия необходимого количества воздуха из расчета создания в сечении открытых проемов скорости потока 0,1... 1,0 м/с.

Аналогичные укрытия устраивают над лукорезкой, варочными котлами и другим оборудованием.

Для перемещения воздуха в системах механической вентиляции используют вентиляторы (при потерях напора в сети до 15 кПа). По принципу действия они бывают осевые, центробежные и диаметральные. В зависимости от развиваемого давления центробежные вентиляторы делят на группы низкого (до 0,981 кПа), среднего (0,981... 2,943 кПа) и высокого (2,943 ... 11,8 кПа) давления. Вентиляторы подбирают по требуемой производительности и полному давлению; для центробежного вентилятора, кроме того, учитывают тип привода и направление вращения.

По расчетному объему вентиляционного воздуха (м³/ч) находят производительность вентилятора. Далее определяют местные и суммарные потери напора, затем выбирают номер вентилятора, частоту вращения и мощность электродвигателя на валу.

Для нормализации воздушной среды в рабочей зоне теплоиспользуемого оборудования предприятий общественного питания осуществляют воздушное душирование. При воздушном душировании воздух может быть охлажден или увлажнен, скорость воздуха на выходе душирующего патрубка не должна превышать 3,5 м/с.

Наиболее эффективным средством нормализации воздушной среды производственных помещений является кондиционирование воздуха.

Кондиционирование воздуха - это автоматическое поддержание заранее заданных оптимальных (комфортных) параметров воздуха в помещении независимо от погодных условий и изменений технологических режимов производственного процесса.

По способу обработки и подачи воздуха на рабочие места кондиционеры подразделяют на центральные и местные.

Центральные кондиционеры устанавливают в специально выделенные для них помещения. Подготовленный в них воздух, отвечающий оптимальным условиям микроклимата, распределяется по цехам предприятия по системе воздуховодов.

В местных кондиционерах приготовление воздуха происходит непосредственно в обслуживаемых помещениях, и воздух подается на рабочие места без воздуховодов.

В центральном кондиционере воздух через утепленный клапан поступает в первую промежуточную секцию и затем - во входной сепаратор-каплеотделитель. Отсюда наружный воздух попадает в оросительную камеру, оборудованную форсунками. Во избежание уноса капель из оросительной камеры на выходе из нее установлен второй сепаратор. Далее воздух поступает в камеру смешения, к которой подводится наружный воздух по воздуховоду. Количество этого воздуха автоматически регулируется проходным клапаном с автоматическим приводом. Обработанный в оросительной камере воздух в смеси с наружным освобождается от пыли в самоочищающемся масляном фильтре. Через вторую промежуточную и переходную секции эта смесь поступает в вентилятор.

На выходе из вентилятора установлен второй комплект проходных клапанов с автоматическим приводом. Эти клапаны регулируют подачу воздуха по системе воздуховодов. Объем воды для оросительных камер находится в баке, а подача ее к форсункам осуществляется насосом по трубам. Секции кондиционера установлены на специальных чугунных подставках.