Основные методы очистки воздуха в производственных и жилых помещениях

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Большую часть времени активной жизнедеятельности человека занимает целенаправленная профессиональная работа, осуществляемая в условиях конкретной производственной среды, которая при несоблюдении принятых нормативных требований может неблагоприятно повлиять на его работоспособность и здоровье.

Производственная среда - это часть окружающей человека среды, включающая природно-климатические факторы и факторы, связанные с профессиональной деятельностью (шум, вибрация, токсичные пары, газы, пыль, ионизирующие излучения и др.), называемые вредными и опасными факторами.

Опасными называются факторы, способные при определенных условиях вызывать острое нарушение здоровья и гибель организма; вредными - факторы, отрицательно влияющие на работоспособность или вызывающие профессиональные заболевания и другие неблагоприятные последствия.

Условия труда зависят также от производственной обстановки или характера труда.

Характер и организация труда, взаимоотношения в трудовых коллективах могут неблагоприятно влиять на работоспособность или здоровье человека. Они носят название «производственные (профессиональные) вредности», под которыми понимаются все факторы, способные вызывать снижение работоспособности, появление острых и хронических отравлений и заболеваний, влиять на рост заболеваемости с временной утратой трудоспособности или другие отрицательные последствия.

Опасные и вредные факторы подразделяются на:

· химические, возникающие от токсических веществ, способных вызвать неблагоприятное воздействие на организм;

· физические, причиной которых могут быть шум, вибрация и другие виды колебательных воздействий, неионизирующие и ионизирующие излучения, климатические параметры (температура, влажность и подвижность воздуха), атмосферное давление, уровень освещенности, а также фиброгенные пыли;

· биологические, вызванные патогенными микроорганизмами, микробными препаратами, биологическими пестицидами, сапрофитной спорообразующей микрофлорой (в животноводческих помещениях), микроорганизмами, являющимися продуцентами микробиологических препаратов.

К вредным (или неблагоприятным) факторам относятся также:

· физические (статические и динамические) перегрузки - подъем и перенос тяжестей, неудобное положение тела, длительное давление на кожу, суставы, мышцы и кости;

· физиологические - недостаточная двигательная активность (гипокинезия);

· нервно-психические перегрузки - умственное перенапряжение, эмоциональные перегрузки, перенапряжение анализаторов.

Трудовая деятельность человека и производственная среда постоянно меняются в процессе интенсивного использования продуктов научно-технического прогресса и осуществления широких социально-экономических преобразований. Вместе с тем, труд остается первым, основным и непременным условием существования человека, экономического, социального и духовного развития общества, всестороннего совершенствования личности.

1. Вентиляция

Вентиляция помещений.

При строительстве дома необходимо обеспечить правильную вентиляцию помещения. Плохая вентиляция является причиной образования конденсата, плесени, скопления запахов (кухни, туалета). Следовательно, входы и выходы воздуха ни в коем случае не должны быть перекрыты.

При ремонте и реконструкции очень важно предпринять меры, обеспечивающие достаточное проветривание.

Эффективная вентиляция жилья заключается в продувке помещений, обеспечивающей приток воздуха во все основные комнаты (гостиная, спальные комнаты).

Рис. 1. Приток воздуха

- выпуск воздуха из служебных помещений (ванная комната, туалет, кухня) за счет естественной или механической тяги воздуха; - возможность регулировать входящие и исходящие потоки воздуха.

Приток воздуха (рис. 1) обеспечивается саморегулирующимися решетками, установленными в основных помещениях в верхней части столярных конструкций, стен или на уровне корпуса сворачиваемых жалюзи. Саморегулирующиеся решетки должны быть с маркировкой на модулях (расход от 15, 22,5 или 30 м3/час). Необходимое количество модулей на комнату при естественной тяге составляет 45 штук, а при механической -- 30. Вентиляционные решетки должны быть с внешней стороны оборудованы защитным навесом и противошумовым устройством, если здание находится в шумной зоне. Если в доме имеется дымоход открытой топки, то, чтобы не нарушить вентиляцию помещений, он должен быть оборудован заслонкой, которая перекрывает дымоход на время, отключения топки.

Циркуляция воздуха между основными комнатами и служебными помещениями осуществляется через двери (рис. 2): между нижней кромкой двери и полом должен быть просвет 1 см; для кухонной двери -- 2 см. Кроме того, при естественной вентиляции кухонная дверь должна иметь зазор 2,5 см в верхней части или вентиляционную решетку. Для улучшения аэрации в многоквартирном доме щели по периметру коробки двери, выходящей на лестничную площадку, должны быть заделаны, особенно внизу. Вентиляция может быть естественной, изолированной (электрические вентиляторы в служебных помещениях) или централизованной (контролируемая принудительная вентиляция).

Рис. 2. Аэрация помещения

Рис. 3. Высота воздухопровода

Естественная вентиляция

При естественной вентиляции воздух удаляется по трубопроводам, в нижней части которых оборудована решетка. Вытяжные решетки имеют модульную маркировку: - 50--100 (регулируемая вытяжка) для ванной комнаты и туалета; - 100--400 для кухни.

Верхняя точка вытяжных труб должна быть на 40 см выше конька крыши дома. Диаметр вытяжных труб для кухни составляет 24--26 см, для ванной комнаты и туалета -- 14--16 см при высоте воздухопровода, равной 2,5-- 3,5 м. Высота воздухопровода -- это расстояние между впускным отверстием воздуха (или среднее значение высот для здания из нескольких этажей) и колпаком вытяжной трубы (рис. 3). Для вытяжки может подойти существующий и неиспользуемый вытяжной канал, если он соответствует этим техническим условиям. К сожалению, естественная вентиляция в немалой степени зависит от метеорологических условий и не обеспечивает постоянного и равномерного проветривания.

Принудительная вентиляция.

Вентиляторы.

Принудительное проветривание производится с помощью электрических вентиляторов, установленных в служебных помещениях, для более эффективной вентиляции, не зависящей от климатических условий. Существует два типа электрических вентиляторов (рис. 4): винтовые и центробежные. Винтовые модели, то есть с винтом (пропеллером) могут устанавливаться на окнах или стенах. Центробежные модели, способные создавать высокий напор воздуха за счет специфической, турбинной, формы рабочих лопастей, -- более мощные, монтируются на воздуховоды большой протяженности (например, вентиляционный канал). Они создают пониженное давление в комнате и способствуют хорошему проветриванию.

Производительность откачки воздуха (расход) этих установок за определенное время выражается в кубических метрах в час (м3/час). Для определения необходимого расхода объем помещения (м3) умножается на количество повторной циркуляции воздуха в час (ПЦ/ч).

Расход (м3/ч) = Объем (м3) х ПЦ/ч

При выборе установки должны учитываться длина и изгибы воздуховода, на который монтируется установка: воздуховод длиной около десяти метров может быть причиной снижения производительности примерно до 20 %.

Рис. 4. Вентиляторы

Следовательно, если воздуховод сложной формы с множеством поворотов и большой протяженности, выбирать надо более мощную установку. Эти установки могут работать в различном режиме: - включаться и останавливаться одновременно с включением освещения комнаты; - пуск вместе с освещением, а остановка с замедлением в несколько минут после выключения света (установка с замедлителем). Отдельное управление (с выключателем); - автоматическое управление гидростатом: вентилятор включается, если уровень влажности превышает 65 %, а при уменьшении этого уровня останавливается.

Вентиляторы доступны в обращении, просты в установке и недороги. Они позволяют решить большое число проблем при ремонте и реконструкции помещения. Их единственный недостаток в том, что они работают непостоянно, а только когда в комнате используется определенный режим аэрации, установленный для вентиляционного оборудования. Не следует устанавливать механический вентилятор в комнате, в которой находится оборудование, подсоединенное к дымоходу или газовому водонагревателю.

Контролируемая принудительная вентиляция (КПВ).

Система контролируемой принудительной вентиляции представляет собой всасывающую камеру, установленную в верхней части дома, оборудованную несколькими отверстиями для забора воздуха и одним выходным отверстием для его выпуска (рис. 5). Вентиляционные отверстия, оборудованные в служебных помещениях, соединены с камерой гибкими трубами из ПВХ или алюминия. Обычно камеры оборудованы четырьмя входными отверстиями диаметром 80 мм для одной или нескольких ванных комнат и туалетов и входным отверстием диаметром 125 мм, предназначенным для кухни (для вентиляции помещения, а не для вытяжного шкафа). Вытяжная труба (диаметром 150 мм) с защитным колпаком, устанавливается на крыше.

КГТВ работает в постоянном режиме и, таким образом, обеспечивает непрерывную и равномерную вентиляцию. Чтобы снизить шум из-за вибрации вентиляционной камеры, нужно закрепить ее в верхней части дома. Обычно двигатель камеры работает в двух режимах: медленная скорость для постоянной вентиляции и повышенная скорость при задымлении или временном притоке запахов. Переход с одного режима на другой производится при помощи переключателя, расположенного на табло электрической защиты.

Некоторые модели КПВ оборудованы гидростатом, автоматически регулирующим скорость их работы в зависимости от степени влажности окружающего воздуха. На случай естественной вентиляции предусмотрены входные отверстия. Величина расхода выводимого воздуха должна соответствовать значениям, указанным в приведенной ниже таблице.

Существует другой принцип ПКВ, так называемый двойной поток. Отработанный воздух удаляется так же, как представлено выше. Зато чистый воздух нагнетается принудительным образом из внешней среды; поступая в тепловой обменник и нагреваясь в нем удаляемым воздухом, чистый воздух подается затем в жилые комнаты (гостиная, спальные комнаты). С выбором этого принципа рециркуляции воздуха нет необходимости в обустройстве отверстий забора внешнего воздуха в жилых комнатах.

Рис. 5. Принцип работы КПВ

Если на кухне используется газовая установка, оборудованная вытяжным отверстием КПВ, уровень понижения давления воздуха в помещении, создаваемого принудительной вентиляцией, должен быть ниже уровня при открытии заслонки на установке, чтобы избежать создания обратного потока воздуха. Ввиду определенных трудностей в оценке достоверности расчета понижения давления воздуха, предпочтительнее использовать установку с вентиляционной отдушиной. В помещениях, оборудованных вытяжными отверстиями КПВ, запрещено применение газовых водонагревателей. Существуют специальные системы контролируемой принудительной вентиляции, называемые газовыми КПВ, разработанные для соединения с трубопроводом удаления газообразных продуктов горения от подсоединенных установок. Колонки нагрева воды для газовых КПВ снабжены предохранительным устройством: в случае неисправности КПВ установка автоматически выключается.

Задумывались вы когда-нибудь, чем дышите? Насколько чист воздух вашей квартиры, офиса или другого рабочего помещения? Почему иногда у сотрудников падает работоспособность, а причина не найдена? Или возникают головные боли, хронические заболевания дыхательных путей?

В помещениях мы находимся большую часть жизни, поэтому тема здорового микроклимата важна чрезвычайно. Однако, при покупке и ремонте квартиры или рабочего помещения, основное внимание уделяется декоративной отделке, а не оптимизации коммуникационных систем.

Деревянные окна меняются на стеклопакеты. Нагрев помещения или его охлаждение выполняет кондиционер. Но, многие не знают, что кондиционеры не всегда рационально совмещаются с системами вентиляции. Кондиционеры не предназначены для замены воздуха в помещении, а только для поддержания в нём определённой температуры.

Последствия недостаточной вентиляции или её отсутствия не заставляют долго себя ждать. Это избыточная влажность, лишний нагрев и скопление вредных веществ в помещении. Эти недостатки вентиляции грозят духотой, появлением плесени и образованием конденсата на стёклах и стенах.

К тому же воздух в офисе часто загрязнен невероятным количеством различных примесей. Они выделяются лакокрасочными покрытиями, строительными материалами, мебелью, оргтехникой, при использовании косметики и парфюмерии, а так же при курении.

Эффективная вентиляционная система проектируется для каждого здания с учетом его индивидуальных особенностей. При этом система должна быть долговечной, надежной, экономически выгодной, доступной в монтаже. Она должна снижать затраты собственника здания на электроэнергию.

Наиболее эффективной является приточно-вытяжная система вентиляции. Она отличается низким энергопотреблением, известна простотой в управлении и стабильностью работы элементов. Именно приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает наилучший микроклимат в помещении.

Вентиляция служит для удаления из помещений загрязненного воздуха и замены его чистым. Вентиляция называется естественной, когда обмен воздуха происходит через окна, форточки, фрамуги, двери. Естественная вентиляция не всегда обеспечивает требуемую степень чистоты воздуха в помещениях, так как зависит от силы и направления ветра, температуры наружного воздуха, размера и продолжительности открывания форточек, фрамуг, окон и т.п.

Искусственная вентиляция обеспечивает принудительный обмен воздуха. Искусственная вентиляция бывает приточной или вытяжной -- когда устраивают или приток, или вытяжку воздуха из помещения,-- и приточно-вытяжной, когда специальные устройства подают в помещение чистый, иногда подогретый воздух и удаляют из помещения отработанный воздух. По перемещению воздуха в помещении вентиляция также может быть естественной и искусственной, или механической. В первом случае перемещение воздуха происходит естественным путем за счет разности объемных весов теплого и холодного воздуха, а во втором случае воздух перемещается при помощи вентиляторов. Вентиляция называется местной, когда обмен воздуха происходит в отдельных помещениях (курительные комнаты, санузлы и т.п.) или непосредственно у рабочих мест, и общей, когда обмен воздуха происходит одновременно по всему рабочему объему помещения или здания. Иногда общая вентиляция дополняется местной, в этом случае вентиляция называется смешанной, или комбинированной.

Степень интенсивности воздухообмена в помещении называется кратностью воздухообмена, которая показывает, сколько раз в течение часа объем отработанного воздуха данного помещения заменился свежим воздухом.

Вентиляционные устройства при естественной системе вентиляции состоят из сети приточных и вытяжных вертикальных и горизонтальных каналов, сечения которых рассчитаны на пропуск необходимого количества воздуха по заданной кратности воздухообмена. Приточные и вытяжные каналы выходят в вентилируемые помещения отверстиями, которые закрываются жалюзийными решетками или задвижками. Воздух можно подавать через верхние каналы и вытягивать через нижние или наоборот. Эти способы называются вентиляцией сверху вниз и вентиляцией снизу вверх. Наиболее эффективным удаление отработанного воздуха будет в том случае, если созданный искусственно поток воздуха будет совпадать с естественным направлением движения отработанного воздуха. Если отработанный, испорченный воздух тяжелее чистого, то его целесообразнее удалять потоком воздуха, направленным сверху вниз, а если он легче чистого, то -- потоком, направленным снизу вверх. Скорость потока воздуха в помещении должна быть не более 0,3 м/сек, чтобы не ощущалось так называемого сквозняка.

В системах вентиляции сеть воздухоподводящих и воздухо-выводящих каналов устраивается так же, как и в системах с естественным перемещением воздуха, но с дополнительным устройством вентиляционных камер и установкой в них вентилятора с мотором необходимой производительности. Вентиляционная камера вытяжной системы устанавливается в конце воздухосборного канала, перед выходом его в вытяжную шахту. Вентиляционная камера приточной системы располагается между воздухозаборной шахтой и распределительным воздуховодом. В этой камере обычно перед вентилятором для подогрева воздуха ставят отопительные агрегаты из пластинчатых калориферов, таких же, как и в системе воздушного отопления. Кроме того, в камере приточной системы иногда ставят приборы или устройства для очистки от пыли и увлажнения направляемого в помещения воздуха.

Системы вентиляции с механическим перемещением воздуха применяются в деревообделочных цехах, в цехах по изготовлению древесно-волокнистых плит, в помещениях ремонтно-механических мастерских и т.п., а также в зданиях общественного пользования (клубах, кинотеатрах, столовых).

2. Аэрация

воздухообмен аэрация вентиляционный ветровой

Аэрацией зданий называется организованный и управляемый естественный воздухообмен через открывающиеся фрамуги в окнах и вентиляционно-световые фонари с использованием теплового и ветрового давлений.

Аэрация широко применяется в производственных зданиях с большими теплоизбытками и позволяет осуществлять воздухообмены, достигающие миллионов кубических метров в 1 ч.

Гравитационное давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образующееся за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха, регулируется различной степенью открытия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на одном и том же уровне называется внутренним избыточным давлением и обозначается ; при этом может быть как положительной, так и отрицательной величиной (рис. 6).

Рис. 6. Схема аэрации здания

Очевидно, что превышение наружного давления над внутренним (при отрицательном значении ) обусловливает поступление воздуха через отверстие в наружном ограждении внутрь помещения. А превышение внутреннего давления над наружным (при положительном значении ), наоборот, -- выход его из помещения. Если , то движения воздуха через отверстие не будет. Плоскость, где внутреннее избыточное давление равно нулю, называется нейтральной зоной.

Расстояния от нейтральной зоны до середины вытяжного и приточного отверстий обратно пропорциональны квадратам площадей отверстий; при этом нейтральная зона располагается ближе к большему отверстию.

Если , то . Следовательно, при равных отверстиях нейтральная зона находится посредине.

Заметим, что нейтральная зона в помещении может быть только при действии одних теплоизбытков; при ветре или ветре с теплоизбытками она резко смещается вверх и исчезает.

Связь между расходом воздуха, который протекает через отверстие, имеющее площадь , и разностью давлений внутри и снаружи однопролетного цеха выражается формулой:

где -- массовый секундный расход воздуха, кг/с; -- коэффициент расхода, зависящий от условий истечения; -- плотность воздуха в исходном состоянии, кг/м3; -- разность давлений внутри и снаружи помещения в данном отверстии, Па.

Ориентировочное количество воздуха , м3/ч, выходящего из цеха через 1 м2 отверстия с учетом только теплового давления и при условии равенства площадей отверстий в стенах и фонарях и коэффициенте расхода можно определить по упрощенной формуле:

где -- расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м; -- разность температур средней (по высоте) в помещении и наружной температурой, град.

Если значение будет иным, то для получения удельного воздухообмена нужно выражение для (14.9) разделить на 0,6 и умножить на новое значение :

Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наветренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных сторонах -- разрежение (рис. 7).

Рис. 7. Движение воздушных масс здания, вертикальная (а) и горизонтальная (б) проекции

Ветровое давление на поверхности ограждения определяют из выражения:

где -- аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения или кровли. Значения определяют обычно путем обдувания воздухонепроницаемых моделей здания потоком воздуха в аэродинамической трубе. Можно полагать в среднем для наветренной стороны , а для заветренной .

Большая роль в осуществлении аэрации зданий принадлежит инженеру-строителю. В связи с этим приводим наиболее важные рекомендации архитектурно-планировочного и конструктивного характера по аэрации производственных зданий.

1. В многопролетных цехах, как приток, так и вытяжку воздуха целесообразно осуществлять преимущественно через открывающиеся фрамуги фонарей, в однопролетных цехах -- приток через проемы в наружных стенах, а вытяжку -- через фонари. Для регулирования поступления и выхода воздуха открывающиеся фрамуги и створки фонаря снабжаются специальными механизмами, управляемыми с пола.

2. При проектировании многопролетных производственных зданий необходимо учитывать количество и характер вредных веществ, выделяющихся в каждом пролете, и в связи с этим принимать решение о профиле крыши, форме фонаря, взаимном расположении их и высоте пролетов. При неудачном решении этих вопросов нельзя применять аэрацию, так как воздух на крыше перегрет и оказывается сильно загрязненным газами и пылью.

3. Проемы в зданиях со значительными теплоизбытками и выделениями вредных газов следует располагать по периметру зданий так, чтобы они прилегали к наружной стене наибольшей протяженности.

4. Для обеспечения достаточного притока чистого воздуха наилучшим планировочным решением является конструкция цехов с открытыми продольными наружными стенами, т. е. без пристроек. Бытовые помещения во многих случаях целесообразно размещать в торцах здания.

5. Большое значение при аэрации цеха имеет его высота. Для цехов с большими тепловыделениями высота их должна быть не меньше 10 м.

6. В зданиях, где аэрация осуществляется в летнее и зимнее время года, для подачи наружного воздуха зимой приточные отверстия должны быть размещены на высоте не менее 4 м от пола. При низких наружных температурах часть объема вентиляционного воздуха рекомендуется вводить в помещение вентилятором с подогревом его до 10--12°С.

В цехах небольшой высоты подача неподогретого воздуха допускается на отметке ниже 4 м, но при условии устранения непосредственного воздействия холодного воздуха на работающих, например с помощью козырьков, направляющих воздух вверх.

7. При аэрации воздух из цехов должен удаляться через незадуваемые фонари, а также через шахты круглого и квадратного сечений, снабженные дефлекторами.

Список литературы

1. «Экология» / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2003.

2. Геологический словарь: в 2-х томах. -- М.: Недра. Под редакцией К.Н. Паффенгольца и др.. 1978.

3. Аэрация // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). -- СПб., 1890--1907.

4. «МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОЗДУХА» / Другов Ю.С., Беликов А.Б., Дьякова Г.А., Тульчинский В.М. - М.: Химия, 1984. - 384с.

Размещено на Allbest.ru