Глава 1. ВЕНТИЛЯЦИЯ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Глава 1

ВЕНТИЛЯЦИЯ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

§1. Общие сведения

Вентиляцией называется совокупность устройств, позволяющих поддерживать в помещениях производственных, гражданских и жилых зданий состояние воздушной среды, благоприятное для пребывания человека и выполнения производственных процессов.

В жилых и гражданских зданиях приоритетом вентиляции является поддержание параметров воздушной среды, благоприятных для пребывания человека. Приоритет вентиляции в помещениях производственных зданий – обеспечение необходимых параметров воздушной среды для проведения технологических процессов. Благоприятные условия для выполнения технологических процессов могут вступать в противоречие с условиями комфортного пребывания в производственном помещении человека, но тем не менее в производственных помещениях они поддерживаются, и персонал в этих условиях работает. Примеры тому:

• хлопкопрядильные цехи ткацких фабрик – в них круглогодично поддерживается относительная влажность воздуха, близкая к 100%;

• холодильные камеры для хранения овощей: круглогодично поддерживается температура 0…(+2) °C;

• холодильные камеры для хранения мяса: весь год поддерживается температура не выше (–18) °С и т.д.

Причины необходимости устройства вентиляции. Жизнедеятельность человека, домашних животных и птицы, производственные процессы сопровождаются выделением в воздух помещений теплоты, вредных газов, паров и пыли, которые с течением времени делают воздух помещения непригодным для дыхания и для пребывания человека в помещении.

Понятие и виды вредных выделений. Вещества, способные наносить вред здоровью человека, поступающие в воздух рабочей зоны помещения, называются "вредные выделения", или "вредности".

Вредные выделения людей, поступающие в воздух помещения: теплои влаговыделения, углекислый газ, немного пыли в виде чешуек отмершей кожи. В воздух помещений для содержания животных и птицы поступают тепловлаговыделения, углекислый газ и аммиак.

Перечень вредных веществ, выделяющихся в процессе выполнения технологических процессов в воздух промышленных зданий, многообразен:

• радиоактивные пыли и аэрозоли;

• канцерогенные вещества (сажа, аэрозоль никеля и др.);

• ядовитые соединения (цианистый водород, аэрозоль свинца);

• взрывоопасные пары и газы (бытовой газ, пары бензина, керосина, органических растворителей красок);

• пары и газы, раздражающе действующие на кожный покров и слизистые оболочки организма (сернистый газ, фтористый водород, пары кислот и щелочей);

• пыль, как токсичная, так и неядовитая.

Практически в любом помещении выделяется несколько видов вредностей, поэтому различают вредности значимые, по величинам которых вычисляется воздухообмен, и незначимые, по которым воздухообмен не вычисляется по причине малости их выделения. Предполагается, что незначимые вредности удаляются полностью воздухообменом, определенным по величине значимых вредностей.

Понятие рабочей зоны. Рабочая зона – часть помещения, предназначенная для постоянного пребывания в ней человека и выполнения в ее пределах технологических процессов с участием человека.

Рабочей зоной помещения является объем, ограниченный полом помещения и параллельной ему плоскостью, отстоящей от пола на величину роста человека. Расчетная высота роста взрослого человека – 1,8…2,0 м, в школах она может быть меньшей и приниматься в пределах 1,5…1,6 м, детских садах и яслях – до 1 м.

В залах массовых собраний может быть несколько рабочих зон. Это не только партер и амфитеатр, но ложи, балконы, на которых имеются места для зрителей. Несколько рабочих зон может быть и в производственных помещениях, имеющих балконы или антресоли для выполнения специальных технологических операций, обслуживаемых людьми.

Задачи вентиляции

Первая задача сформулирована в определении вентиляции – создание благоприятных условий для пребывания в помещении человека, выполнения технологических процессов и поддержание необходимой степени чистоты воздуха помещения.

Вторая задача вентиляции – предотвращение профессиональных заболеваний.

Вредные вещества, содержащиеся в воздухе помещений, могут вызывать заболевания, получившие название по источнику происхождения, – профессиональные. Причина их появления – неблагоприятные условия на рабочих местах. Часто это обычные заболевания (бронхит, ревматизм, астма, цирроз печени), "профессиональное происхождение" которых подтверждается более частой наблюдаемостью их у работников данного производства по сравнению с населением данного района, поселка, города. Это могут быть и специфические заболевания, в природе не встречающиеся. К ним, например, относится лучевая болезнь, вызываемая радиоактивными излучениями от радиоактивной пыли, попадающей в органы дыхания и на кожу. Наиболее распространены пневмокониозы – следствие отложения и накопления пыли в легких. Пневмокониозы различают по видам вдыхаемой пыли.

Силикоз является следствием вдыхания в течение длительного времени пыли, содержащей двуокись кремния. Признаком заболевания является выделение гнойной мокроты, силикоз часто является причиной заболевания туберкулезом легких.

Асбестоз возникает при вдыхании волокнистой асбестовой пыли. Симптомы: приступообразный кашель, резкая слабость, сероземлистая окраска кожных покровов, осложнение – рак легких.

Существуют также пневмокониозы от вдыхания цементной и пыли стекловаты.

Третья задача вентиляции – защита атмосферного воздуха от загрязнения вентиляционными выбросами.

Вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу вытяжными вентиляционными установками, загрязняют приземный слой ее и служат причиной серьезного ущерба человеческому здоровью, животному и растительному миру. Борьба с этим видом загрязнений ведется следующими путями:

• внедрения экологически чистых технологий;

• очистки вентиляционных выбросов от вредных веществ перед выбросом в атмосферу;

• рассеивания вентиляционных выбросов, уже очищенных, но содержащих некоторое остаточное количество вредных примесей таким способом, чтобы концентрация выбрасываемых в атмосферу вредных веществ в приземном слое воздуха не превышала допустимых норм.

§2. Основные виды вредных выделений в гражданских и производственных зданиях

В условиях производства на самочувствие человека и производительность его труда влияют вредные выделения. Каждый вид вредного выделения имеет свой источник и негативно воздействует на конкретный орган или систему тканей человеческого организма.

Однонаправленно действующими считаются вредные выделения, воздействующие на один и тот же орган или одну и ту же группу органов или тканей.

Разнонаправленно – действуют вредности, воздействующие на разные органы или группы органов и тканей.

При определении расчетного воздухообмена учитывается однои разнонаправленность действия совокупности выделяющихся в помещении вредностей.

Ниже перечислены наиболее часто встречающиеся вредности, источники их выделения, их воздействие на организм. Эти сведения должны помочь специалисту определять однои разнонаправленность действия совокупности выделяющихся в помещении вредных выделений, что влияет на способ определения расчетного воздухообмена.

Конвективная теплота передается воздуху помещения нагретыми поверхностями любой природы (люди и животные, нагретое технологическое оборудование), вызывая повышение температуры воздуха. Повышенная температура воздуха ведет к возникновению напряжений в системе терморегуляции человека и ухудшению его самочувствия, возрастанию нагрузки на сердечнососудистую систему человека.

Лучистая теплота большой интенсивности (от расплавленного металла, нагретых под ковку металлических заготовок, стенок промышленных печей и т.д.) представляет опасность для здоровья человека. Интенсивность теплового излучения в некоторых случаях может достигать 2800 Вт& #x2F;м² и более.

Инфракрасное облучение нагревает и кожу, и внутренние ткани тела человека, что может вызывать ухудшение самочувствия в большей степени, нежели конвективный теплообмен. Интенсивное тепловое излучение способствует обезвоживанию организма, следствием которого является тепловой удар.

Конвективные и лучистые тепловыделения в умеренных количествах не являются вредными выделениями. Они становятся таковыми, когда становятся теплоизбытками и ухудшают теплоотдачу человеческого организма, повышают температуру воздуха рабочей зоны помещения сверх нормативных значений. Наличие теплоизбытков или теплонедостатков определяется тепловым балансом помещения.

Влага (водяные пары) поступает в воздух помещений от человека и животных, от технологических процессов, связанных с применением воды или водяного пара. Повышенная влажность воздуха ухудшает условия испарения с поверхности кожи, может явиться причиной заболевания ревматизмом. Влаговыделения, как и тепловыделения не являются вредностями. Ими становятся влагоизбытки, повышающие влажность воздуха выше предела, установленного нормами. Влагоизбытки определяются как разность влаговыделений и потерь влаги в помещении.

Вредные газы и пары веществ, их виды и количество, поступающие в воздух от технологических процессов, зависит от особенностей процесса производства, применяемого сырья, вида промежуточных и конечных продуктов, наличия неплотностей в производственном оборудовании и соединениях трубопроводов и т.д. Физиологическое воздействие газов и паров зависит от их токсичности, концентрации в воздухе и времени воздействия на людей. Под концентрацией вредных веществ понимается их масса в единице объема воздуха. Концентрацию вредных веществ измеряют в мг или г на 1 м³ воздуха.

Ниже приводится краткая характеристика газов и паров, наиболее часто встречающихся в воздухе помещений промышленных предприятий.

Окись углерода СО – угарный газ, не имеет запаха и цвета, является продуктом неполного сгорания углерода. Окись углерода более активно, нежели кислород воздуха, соединяется с гемоглобином крови, связывает его и вызывает кислородное голодание организма. Поскольку окись углерода легче воздуха, она может скапливаться в верхней зоне помещения. Признаки отравления: головная боль, тошнота, слабость, при длительном вдыхании возможен летальный исход.

Сернистый газ SO₂ – бесцветный газ с едким запахом. Образуется при сжигании топлива или продуктов, содержащих серу. Выделяется в кузнечных, термических и литейных цехах от всякого рода нагревательных и сушильных устройств, работающих на углях и мазуте с примесью серы. Раздражающе действует на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз. Может явиться причиной отека легких, заканчивающегося параличом дыхания.

Пары растворителей – углеводороды ароматического и жирного ряда. Выделяются при окраске изделий и сушке окрашенных изделий, при разбавлении и растворении лаков и красок, обезжиривании деталей, растворении органических веществ. К растворителям относятся бензин, метиловый спирт, ацетон, бензол, толуол, скипидар, уайт-спирит, дихлорэтан и др. Пары растворителей оказывают вредное воздействие на различные ткани организма человека, в частности на ткани нервной системы.

Синильная кислота HCN – бесцветная жидкость с запахом горького миндаля. Ее соли, цианиды или цианистые соли применяют в термических цехах при цементации поверхности металлов. В гальванических цехах цианистый водород выделяется при выполнении электрохимических процессов: цианистого меднения, латунирования, цинкования и др. Пары цианистых соединений и цианистый водород вызывают тяжелое отравление.

Марганец Mn и его соединения применяют в производстве марганцевых сплавов, при изготовлении гальванических элементов, в процессе электросварки электродами с качественной обмазкой, содержащей марганец, при производстве красок и т.д. Пары и пыль марганца, попадая в организм человека, вызывают тяжелые заболевания.

Свинец Рb – голубовато-серый мягкий металл с температурой плавления 327 °С. Интенсивно испаряется при температуре 500 °С. Пары свинца в воздухе быстро окисляются, образуя высокодисперсные аэрозоли окислов свинца. Свинец и его соединения применяют на свинцовоплавильных заводах, при производстве аккумуляторов, свинцовых красок в полиграфии, при пайке изделий и т.д. Различные соединения свинца, попадая в организм человека, вызывают болезненные изменения нервной системы, старение эритроцитов крови, сосудов.

Ртуть Hg – тяжелый жидкий металл, испаряющийся при комнатной температуре, применяется на производстве и в чистом виде, и в виде различных соединений. Пары ртути могут поступать в воздушную среду при изготовлении приборов с ртутью (ртутные термометры, ртутные выпрямители), в химических лабораториях, стоматологических кабинетах и др. Вдыхание паров ртути может привести к тяжелому поражению центральной нервной системы.

Окислы азота вызывают удушье, тошноту, боли в животе, кашель, после чего наступает расстройство сердечной деятельности. Опасность окислов азота состоит в том, что, находясь в атмосфере со смертельной концентрацией окислов азота, человек лишь через 8…48 ч. начинает ощущать недомогание.

Соединения фтора разрушают зубы.

Сероуглерод CS₂ – даже при небольших концентрациях, вызывает головные боли, галлюцинации.

Меркаптаны – имеют отталкивающий запах и могут привести к потере сознания.

Озон – вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, отек легких, кровоизлияния, конъюнктивит.

Хлор – действует на верхние дыхательные пути, вызывает предрасположенность к туберкулезу и преждевременное старение, отравление хлором может привести к летальному исходу.

Хромовый ангидрид – применяется при электрохромировании. Соединения хрома вызывают на коже и в дыхательных путях раздражение и воспалительные процессы.

Пыль выделяется в воздух производственных помещений в результате технологических процессов, связанных с дроблением, шлифовкой, механической очисткой поверхностей от окалины и т.д. Пыль может в больших количествах попадать в атмосферу, загрязняя воздушную среду.

Различают ядовитую пыль (свинцовая, ртутная и пр.) и неядовитую (песчаная, асбестовая и пр.). Ядовитая пыль вызывает отравления, неядовитая пыль при длительном вдыхании может вызывать у человека различные легочные заболевания под общим названием "пневмокониозы" (силикоз, асбестоз и др.).

Пыли как органического, так и неорганического происхождения, образующиеся при размельчении горючих материалов, взрывоопасны вследствие очень развитой суммарной поверхности пылевых частиц по сравнению с поверхностью вещества, из которого они получены. К таким пылям относятся мучная, угольная, табачная, сахарная и др.

Пыль, выделяющаяся в производственных помещениях, оказывает вредное воздействие не только на организм человека, но и на технологический процесс, часто ухудшая его и приводя к износу оборудования.

§3. Параметры, оценивающие состояние микроклимата вентилируемого помещения

Вентиляционные системы обеспечивают допустимые параметры воздуха в помещении. Эти условия менее комфортны, нежели оптимальные, создаваемые системами кондиционирования воздуха, но могут быть созданы меньшими затратами.

Человеку свойственно оценивать комфорт прежде всего как ощущение теплового комфорта. Это состояние достигается в случаях, когда вся теплота, вырабатываемая организмом, отдается окружающей среде, а система терморегуляции не испытывает значительного напряжения.

Количество вырабатываемого тепла зависит от степени тяжести выполняемой работы. Нормы различают три категории видов трудовой деятельности: легкая, Ia и Iб; средней тяжести, IIa и IIб, тяжелая [11].

Отдача теплоты организмом происходит излучением, конвекцией и испарением. Воздух помещения лучепрозрачен, поэтому лучистый теплообмен определяется разностью температур человеческого тела и температур внутренних поверхностей ограждающих конструкций помещения. Температура поверхностей ограждений не создается вентиляцией, но должна учитываться при оценке степени комфортности условий в помещении. Нормативными документами предусмотрен подобный комплексный показатель радиационного состояния помещения – радиационная температура помещения:

где А_j – площадь ограждения, м²;

t_j – средняя температура внутренней поверхности ограждения, °С.

Интенсивность конвективной теплоотдачи определяется разностью температур: средней температурой человеческого тела и температурой воздуха помещения, а также коэффициентом конвективного теплообмена, величина которого зависит от подвижности (скорости) окружающего человека воздуха.

Интенсивность испарения с поверхности человеческого тела определяется разностью парциальных давлений на поверхности человеческого тела и в воздухе помещения и коэффициентом влагообмена, т.е. зависит от относительной влажности воздуха и подвижности воздуха помещения.

Таким образом, комфортное самочувствие человека определяется сочетанием как параметров воздуха (температура, относительная влажность и скорость воздуха), так и радиационной температурой помещения.

Нормативными документами температура воздуха и окружающих поверхностей оценивается результирующей температурой, которую в инженерных расчетах принято определять как среднюю арифметическую между температурой воздуха и радиационной температурой помещения:

t_рез = 0,5(t_в + t_R), (1.1)

где t_рез – результирующая температура помещения;

t_в – температура воздуха, °C;

t_R – радиационная температура помещения, °C.

Результирующую температуру измеряют шаровым термометром, выполняемым в виде окрашенного в черный цвет (степень черноты 0,95) полого медного шара диаметром 15,7 см, в котором заключен ртутный термометр или термоэлектрический преобразователь. Время измерения результирующей температуры этим прибором составляет 15 мин.

Межгосударственный стандарт ГОСТ 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях" предусматривает применение двух разновидностей шарового термометра:

а) шаровой термометр для измерения результирующей температуры (его конструкция описана выше);

б) шаровой термометр для определения локальной асимметрии, результирующей температуры, вызванной наличием в помещении поверхностей с высокими температурами; конструкция аналогична предыдущему прибору, но одна половина имеет зеркальную поверхность (степень черноты не выше 0,05), а другая – зачерненную поверхность (степень черноты не ниже 0,95). Локальная асимметрия является мерой теплового дискомфорта в помещении, вызванного наличием в нем поверхностей с повышенной температурой.

Стандарт ГОСТ 30494-96 нормирует внутренний микроклимат в жилых и общественных зданиях по четырем параметрам:

• температуре воздуха;

• результирующей температуре;

• относительной влажности;

• скорости движения воздуха.

Кроме того, теплоотдача организма, его комфортное самочувствие определяются сочетаниями параметров:

• температура воздуха, окружающих поверхностей, скорость воздушного потока;

• температура воздуха, окружающих поверхностей, скорость воздушного потока, относительная влажность воздуха.

Состояния комфорта и дискомфорта человека изучаются врачами-гигиенистами разными способами. Результаты исследований обобщаются и представляются в виде диаграмм.

На рис. 1.1 представлена (в качестве примера) диаграмма комфортного самочувствия по Фангеру для нормально одетых людей [20]. Диаграмма определяет комфортное самочувствие людей для трех степеней физической активности и сочетания параметров воздушной среды: температура и скорость воздуха, радиационная температура помещения. Диаграмма позволяет выбрать расчетную подвижность воздуха в производственных помещениях с повышенной радиационной температурой на рабочем месте, расположенном вблизи нагретых поверхностей.

Рис. 1.1. Диаграмма комфорта Фангера для нормально одетых людей: t_р – радиационная температура; t_в – температура воздуха; u – скорость движения воздуха; а – состояние покоя; б – средняя физическая активность; в – высокая физическая активность

Здоровье человека зависит также от содержания вредных паров, газов и пыли в воздухе помещения. Концентрация этих веществ в рабочей зоне помещений не должна превышать предельно допустимую концентрацию (ПДК).

§4. Классификация систем вентиляции

Основная цель вентиляции – поддержание допустимых условий в помещении – достигается организацией воздухообмена.

Воздухообменом принято называть происходящие одновременно процессы удаления загрязненного и подачи в помещение чистого воздуха. Воздухообмен создается работой приточных и вытяжных вентиляционных систем.

Как правило, чистый воздух забирают снаружи помещения через приточные шахты. Но в некоторых случаях такой способ получения чистого воздуха является невозможным: подводные лодки, находящиеся в подводном положении, космические аппараты, убежища и специальные сооружения, вентиляция которых работает в

"отсечном" режиме (в случае ядерного взрыва или применения боевых отравляющих веществ). Вентиляционные системы перечисленных аппаратов и сооружений имеют установки регенерации воздуха. Эти устройства применяют иногда и обычных вентиляционных установках с целью экономии теплоты.

Вентиляционной системой называют совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи или удаления воздуха из помещения.

По назначению системы вентиляции разделяются на приточные и вытяжные.

Приточные системы подают чистый воздух в помещение. Системы, удаляющие воздух из помещения, принято называть вытяжными. Совокупным действием приточные и вытяжные системы создают в помещении расчетный воздухообмен и приточно-вытяжную вентиляцию помещения.

В вентиляционной технике часто встречается термин "аспирационные системы", применяемый в двух значениях. Аспирационными называют либо любые вытяжные системы вентиляции, либо только системы, удаляющие воздух с примесью пыли или иных твердых частиц. В настоящем учебнике термин "аспирационный" применяют к вытяжным системам обеспыливающей вентиляции, переносящим воздушным потоком по воздуховодам твердую дисперсную примесь.

В технической литературе часто можно встретить понятие "вентиляционная установка". Этот термин обычно применяют к вентиляционным системам, использующим в качестве побудителя тяги вентилятор.

Вентиляционной установкой называют часть вентиляционной системы, состоящей из устройств по обработке перемещаемого воздуха и побудителя тяги (вентилятора).

В понятие вентиляционной установки не входят сеть воздуховодов и каналов, по которым транспортируется воздух, а также устройства для подачи (воздухораспределители) и удаления воздуха (вытяжные решетки, местные отсосы).

Приточная вентиляционная установка состоит из воздухозаборного устройства, утепленного клапана, фильтра для очистки воздуха от пыли, воздухоподогревателя и вентиляционного агрегата, состоящего из вентилятора и электродвигателя. В некоторых приточных установках фильтр может отсутствовать.

Вытяжная вентиляционная установка включает в себя устройства для очистки вентиляционных выбросов от загрязняющих его веществ и вентиляционный агрегат. Если очистка удаляемого в атмосферу воздуха не требуется, что характерно для гражданских зданий и некоторых производственных помещений промышленных зданий, очистное устройство может отсутствовать, а вентиляционная установка состоять только из вентиляционного агрегата.

В последнее время стали применять приточно-вытяжные вентиляционные установки, компонуя в одном агрегате приточную и вытяжную установки. Это стало возможным в связи с разработкой и промышленным производством панельно-каркасных приточных и вытяжных установок, конструкция которых предусматривает возможность такого совмещения. Основная причина применения приточно-вытяжных агрегатов – необходимость утилизировать теплоту удаляемого воздуха. Ее распространению способствует поэтажная схема вентиляции здания, когда каждый этаж вентилируется собственными вентиляционными системами. Выброс загрязненного воздуха производится на крыше, куда вытяжные воздуховоды выводятся через специальные шахты для размещения воздуховодов. Приточно-вытяжные агрегаты требуют меньших площадей для размещения, нежели раздельные приточные и вытяжные установки, их обычно устанавливают в вентиляционных камерах на обслуживаемом этаже.

Утилизация теплоты удаляемого воздуха и передача теплоты его воздуху приточному производится с помощью:

• поверхностных теплообменников;

• устройств утилизации теплоты, состоящих из тепловоспринимающих и теплоотдающих теплообменников и циркулирующего по ним промежуточного теплоносителя.

Если вентилируется весь объем помещения или его рабочая зона, вентиляцию называют общеобменной.

Если загрязненный воздух удаляется непосредственно от мест выделения или приток подается непосредственно на рабочие места, вентиляцию называют соответственно местной вытяжной вентиляцией и местной приточной вентиляцией. Местная вентиляция более эффективна, нежели вентиляция общеобменная. Местная вытяжная вентиляция удаляет вредные выделения с большей концентрацией по сравнению с общеобменной и меньшим по сравнению с общеобменной количеством воздуха, но более дорога, так как требует устройства местных отсосов и большего количества воздуховодов. Местная приточная вентиляция позволяет обеспечивать требуемые параметры на рабочих местах, а не в объеме всего цеха, что существенно дешевле, и позволяет не устраивать в ряде случаев общеобменной вентиляции помещения, экономя средства, теплоту и электроэнергию.

По способу организации вентиляции помещения различают централизованные и децентрализованные системы вентиляции. Централизованные системы вентиляции, приточные и вытяж ные обслуживают группу помещений или здание в целом. В помещениях большой площади предпочтительной может оказаться децентрализованная схема.

Децентрализованная система вентиляции выполняется с помощью нескольких приточно-вытяжных агрегатов, обычно устанавливаемых в проемах крыши. Применяется для отопления и вентиляции помещений большой площади. Приточный воздух забирается с крыши, туда же производится и выброс удаляемого из помещения воздуха. Такого рода вентиляция пригодна для помещений, в которых нет выделений токсичных вредностей, и применяется преимущественно в одноэтажных зданиях. Децентрализованная вентиляция позволяет обойтись без разветвленной сети воздуховодов, что существенно снижает расходы на ее устройство. Типичным вентиляционным агрегатом для такого рода вентиляции является Hoval, Operating Modes LHW, схема которого представлено на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема приточно-вытяжного вентиляционного агрегата Hoval, Operating Modes LHW для реализации систем местной приточно-вытяжной вентиляции: 1 – клапан наружного воздуха; 2 – вытяжной вентилятор; 3 – теплоутилизатор; 4 – приточный вентилятор; 5 – воздухоподогреватель

По способу побуждения движения воздуха системы подразделяют на системы с механическим побуждением (побудитель тяги – вентилятор, эжектор и пр.) и системы с гравитационным побуждением (воздух перемещается действием естественных сил – действие ветра и разности аэростатических давлений снаружи и внутри помещения. Если воздух в вентилируемые помещения подается (или удаляется) через воздуховоды или каналы, системы называются канальными. Приток и вытяжка могут осуществляться и через проемы в наружных ограждениях, такая вентиляция называется бесканальной.

Наиболее широко применяются канальные системы с механическим побуждением. В приточных системах вентиляции с механическим побуждением часто применяют рециркуляцию.

Рециркуляцией называют подмешивание части удаляемого воздуха к приточному наружному. Рециркуляция бывает полной и частичной. При полной рециркуляции весь удаляемый из помещения воздух вновь подается в него. При частичной в помещение подается смесь части удаляемого и наружного воздуха (рис. 1.3). В режиме полной рециркуляции работают воздушно-отопительные агрегаты и приточные камеры, используемые для воздушного отопления в нерабочее время.

Регенерация воздуха – восстановление свойств уже использованного для дыхания и ассимиляции вредных выделений в помещении воздуха до состояния свежего приточного. Выполняется регенерация очисткой его в специальных фильтрах и поглощением углекислого газа с помощью химических реагентов (например, натронной известью). Недостающее количество кислорода пополняется из баллонов с запасом кислорода.

Частичная рециркуляция применяется в системах обычной вентиляции в рабочее время. С целью экономии теплоты количество наружного воздуха, подаваемого в помещение, ограничивается санитарной нормой: минимальным количеством воздуха, который надо подать для одного человека.

Приточно-вытяжная вентиляция прямоточная (см. рис. 1.3). Применяется преимущественно в производственных помещениях, в которых применение рециркуляции запрещено. Причиной запрета могут являться выделение в воздух помещения токсичных паров и газов, болезнетворных бактерий и т.д. Расход теплоты на подогрев приточного воздуха максимален.

Приточно-вытяжная вентиляция с частичной рециркуляцией (рис. 1.4) применяется для вентиляции помещений гражданских и производственных помещений с теплоизбытками при отсутствии выделения в воздух токсичных паров и газов, резких запахов и т.п.

Приточно-вытяжная система с полной рециркуляцией (рис. 1.5). Применяется в случае работы системы вентиляции в режиме воздушного отопления в нерабочее время. Оснащенная дополнительно установкой регенерации подаваемого в помещения воздуха, такая система является специальным видом вентиляции, применяемой в космических кораблях, на космических станциях, подводных лодках и т.п. Вытяжка для указанных трех случаев может производиться из верхней или рабочей зоны помещения. Одна вытяжная или приточная установка может обслуживать несколько помещений.

Аварийные системы вентиляции (рис. 1.6) устраиваются в помещениях с технологическим оборудованием, которое при внезапной разгерметизации (аварии) способно "вбросить" в помещение большое количество вредных или взрывоопасных газов и паров. Имеют задачу не допустить возникновения опасных для жизни или возникновения взрыва концентраций. Включаются в момент аварии автоматически.

Рис. 1.3. Прямоточная приточно-вытяжная система вентиляции с механическим побуждением: ПК – приточная камера; ВУ – вытяжная вентиляционная установка

Рис. 1.4. Приточно-вытяжная система вентиляции с частичной рециркуляцией удаляемого воздуха: ПК – приточная камера; ВУ – вытяжная вентиляционная установка; Кл1 – клапан, регулирующий количество воздуха, удаляемого в атмосферу; Кл2 – клапан, регулирующий количество рециркуляционного воздуха

Рис. 1.5. Приточно-вытяжная система вентиляции с полной рециркуляцией: ПК – приточная камера

Рис. 1.6. Прямоточная приточно-вытяжная система вентиляции с механическим побуждением и вытяжкой "на выдавливание" (вариант аварийной системы вентиляции): ПК – приточная камера; ВШ – вытяжная шахта, канал, отверстие, работающее "на выдавливание"

Приточная местная бесканальная вентиляция с механическим побуждением является разновидностью воздушного душирования рабочих мест внутренним воздухом помещения. Производится специальным вентиляционным агрегатом, называемым аэратором (рис. 1.7), струя воздуха от которого направлена на рабочее место. Душирование внутренним воздухом допускается применять в случае, если воздух помещения не загазован существенно.

Рис. 1.7. Приточная местная вентиляционная установка с механическим побуждением (аэратор):

1 – осевой вентилятор; 2 – электродвигатель; 3 – конфузор; 4 – сетка; 5 – конфузор; 6 – обтекатель; 7 – пневматическая форсунка; 8 – направляющие лопатки

Приточная бесканальная система вентиляции с механическим побуждением осуществляется путем установки вентилятора, обычно осевого, в приточном проеме. Применяется для вентиляции производственных и вспомогательных помещений с небольшим количеством работающих и в случае отсутствия постоянных рабочих мест. Проветривание может производиться как в теплый, так и в холодный периоды года периодически. Иногда применяется в качестве дополнительного проветривания к основным работающим системам. Воздух удаляется через открытый проем.

Приточно-вытяжная общеобменная бесканальная вентиляция с естественным побуждением (рис. 1.8) применительно к производственным зданиям получила название "аэрация". Аэрация производится через специальные аэрационные, приточные и вытяжные проемы с регулирующими устройствами, позволяющими изменять величину воздухообмена или полностью прекращать его. Широко применяется для удаления теплоизбытков из производственных помещений.

Приточная местная канальная вентиляция применяется в производственных помещениях (рис. 1.9). Служит для подачи притока по сети воздуховодов на постоянные загазованные или подвергающиеся тепловому облучению рабочие места. Более известна как воздушное душирование наружным воздухом. Приточный воздух предварительно обрабатывается (нагревается или охлаждается адиабатически или с применением искусственного холода).

Рис. 1.8. Приточно-вытяжная система вентиляции с естественным (гравитационным, под действием ветра) побуждением (аэрация)

Рис. 1.9. Приточная местная канальная вентиляция (воздушное душирование): ПК – приточная камера; ВУ – вытяжная вентиляционная установка

Приточная местная бесканальная вентиляция с естественным побуждением самостоятельно применяется достаточно редко. Осуществляется путем устройства вблизи постоянного рабочего места дополнительного аэрационного проема, воздушный поток из которого поступает непосредственно на рабочее место. Часто является частью общей системы аэрации помещения.

Вытяжная общеобменная бесканальная с механическим побуждением осуществляется обычно крышными вентиляторами, устанавливаемыми в проемах бесчердачного перекрытия. Часто такое решение применяется для проветривания поступающим через окна воздухом помещений большой глубины. Приток поступает через открытые окна или специальные аэрационные проемы. Крышные вентиляторы располагают либо по оси однопролетного цеха, либо вблизи внутренней стены, выгораживающей проветриваемый участок от остального объема производственного здания.

Вытяжная общеобменная канальная с естественным побуждением характерна для жилых и гражданских зданий (рис. 1.10). Несмотря на отсутствие приточных камер, вентиляция является приточно-вытяжной, так как приток в помещения поступает через щели притворов окон и другие неплотности в ограждающих конструкциях, в том числе частично и из соседних помещений или коридора. Такая система вентиляции в технической литературе называется приточно-вытяжной системой вентиляции с гравитационным побуждением и неорганизованным притоком.

Рис. 1.10. Приточно-вытяжная обще-обменная вентиляция с естественным побуждением: ВС – сеть вытяжных вентиляционных каналов вытяжной системы с естественным побуждением; ОК– окнав наружных стенах

Рис. 1.11. Прямоточная приточно-вытяжная система вентиляции с обще-обменным притоком и местной вытяжкой (через местные отсосы): ПК – приточная камера; ОУ – очистное устройство

Вытяжная местная канальная с механическим побуждением (рис. 1.11) применяется в промышленных зданиях для удаления вредных веществ от мест их выделения через специальные укрытия источников вредностей – местные отсосы. Перед выбросом в атмосферу удаляемый воздух обычно очищают от вредных примесей.

Вытяжная местная канальная с естественным побуждением применяется и в промышленных зданиях для удаления нагретого загрязненного и нагретого воздуха от промышленных печей, иного нагретого технологического оборудования и т.п. Для улавливания воздуха могут быть устроены местные отсосы, например зонты или зонты-козырьки, присоединенные к вертикальному, желательно без поворотов и прочих местных сопротивлений, выхлопному воздуховоду, отводящему газы или загрязненный воздух в атмосферу.

Смешанная система вентиляции (рис. 1.12) может включать в себя несколько видов приточных и вытяжных устройств: воздушное душирование, местную гравитационную или механическую вытяжку. Обязательной составляющей является также общеобменный механический или естественный воздухообмен. Смешанную систему вентиляции применяют по двум причинам:

1) эффективность местных отсосов не является абсолютной, какая-то часть вредных выделений от укрытых источников поступает в воздух помещения;

2) экономически нецелесообразно, а технически часто просто бывает невыполнимым устройство местной вытяжки от всех источников, вредные выделения которых поступают в воздух помещения.

Рис. 1.12. Смешанная приточновытяжная система вентиляции (состоит из общеобменного притока, местной и общеобменной вытяжек)

Задача общеобменного воздухообмена при смешанной вентиляции состоит в удалении поступивших в объем помещения вредных выделений от незащищенных местными отсосами источников вредных выделений.

Наличие приведенных выше различных конструктивных решений вентиляции позволяет выбирать для каждого случая наиболее оптимальный вариант.

Рис. 1.13. Система вентиляции со сплит-установкой для ассимиляции теплоизбытков и приточно-вытяжной системой вентиляции, создающей воздухообмен в объеме санитарной нормы (а); система вентиляции со сплит-установкой, допускающей работу в режиме частичной рециркуляции воздуха (б)

Сплит-системы вентиляции – сочетание приточно-вытяжной вентиляции и холодильной установки для удаления теплоизбытков (рис. 1.13). Такое решение позволяет ограничиться притоком в помещение наружного воздуха в объеме санитарной нормы.

Холодильная машина разделена на блоки: наружный и внутренний. В наружном блоке смонтированы: холодильная машина, конденсатор с воздушным охлаждением и вентилятор для обдува наружным воздухом конденсатора. Во внутреннем блоке, монтируемом в охлаждаемом помещении, – испаритель и вентилятор, забирающий теплый воздух из помещения, пропускающий его через испаритель и подающий охлажденный воздух в это же помещение.

Существуют холодильные машины, конструкция которых позволяет работать в режиме частичной рециркуляции воздуха помещения, позволяя отказаться от приточной системы, но возможности этих машин рециркулировать воздух часто бывают ограниченными. Требуется подтвердить расчетом достаточность возможностей такой установки для организации притока в помещение в объеме санитарной нормы в течение холодного периода года.