Учебное пособие по вентиляции

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК). ПДК некоторых вредных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл.1 В соответствии с ГН 2.2.5.1313 — 03 все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности:

первый — чрезвычайно опасные — ПДК менее 0,1 мг/м³ (свинец, ртуть — 0,001 мг/м³);
второй — высокоопасные — ПДК от 0,1 до 1 мг/м³ (хлор — 0,1 мг/м³; серная кислота — 1 мг/м³);
третий — опасные — ПДК от 1,1 до 10 мг/м³ (спирт метиловый — 5 мг/м³; дихлорэтан — 10 мг/м³);
четвертый — умеренно опасные — ПДК более 10 мг/м³ (аммиак — 20 мг/м³; ацетон — 200 мг/м³; бензин, керосин — 300 мг/м³; спирт этиловый — 1000 мг/м³).

По характеру воздействия на организм человека вредные вещества можно разделить:

раздражающие (хлор, аммиак, хлористый водород и др.)
удушающие (оксид углерода, сероводород и др.);
наркотические (азот под давлением, ацетилен, ацетон, четыреххлористый углерод и др.);
соматические, вызывающие нарушения деятельности организма (свинец, бензол, метиловый спирт, мышьяк).

Таблица 1.1

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в воздухе производственных помещений и атмосферном воздухе населенных мест

1.4. Основные требования к вентиляционным установкам

Слово «Вентиляция» произошло от латинского слова «ventilatio» — проветривание. Для хорошего самочувствия в помещении каждому человеку нужно создавать комфортные условия, как по влажности, так и по температуре воздуха, а так же еще обеспечить чистоту воздуха в помещении — это возможно при наличии системы вентиляции воздуха. Основным свойством вентиляции является устранение вредных выделений в помещениях, к ним относят: избыточное тепло и влагу, различные газы и пары вредных веществ, а также еще пыль и смог.

Согласно санитарным нормам НСП, в производственных помещениях объемом менее 20 м³ на одного работающего при отсутствии выделения вредных веществ должен быть обеспечен организованный воздухообмен в количестве не менее 30 м³ в час (на каждого работающего), а в помещениях объемом от 20 до 40 м³ на одного работающего — не менее 20 м³ в час (на каждого работающего).

По способу осуществления воздухообмена вентиляция бывает естественная, при которой воздухообмен происходит под действием естественных сил природы, и механическая, когда для осуществления воздухообмена расходуется энергия, приводящая в действие вентиляторы, перемещающие воздух. Вентиляционной системой называется совокупность вентиляционных установок, обеспечивающих необходимый воздухообмен в одном или одновременно в нескольких производственных помещениях.

Только при совместной, технически правильно связанной с отоплением работе вентиляции она может обеспечить на промышленных предприятиях состояние воздушной среды, полностью соответствующее требованиям здоровых условий и высокой производительности труда. Если при вентилировании помещения приточный воздух подается более или менее в одинаковом количестве на все участки помещения и воздух удаляется вытяжной вентиляцией из ряда наиболее загрязненных или перегретых зон помещения, то такая вентиляция называется общеобменной или общей вентиляцией.

Стремясь использовать наиболее положительные и выгодные качества естественной и механической вентиляции, применяют смешанную систему вентиляции. В дополнение к естественной (общеобменной) вентиляции, на тех участках, где она не может обеспечить требуемых санитарными нормами и правилами условий воздушной среды в рабочей зоне, устраиваются местная механическая вытяжная вентиляция (для удаления вредных паров, газов и пыли от мест концентрированного их выделения) и местная механическая приточная вентиляция на участках очень больших тепловыделений в виде воздушных душей или в местах поступления больших масс холодного воздуха в виде воздушных завес. При такой комбинации естественной общеобменной и механической местной вентиляции доля механической вентиляции в общем воздухообмене обычно составляет менее 10 — 25%.

В ряде случаев в помещениях необходимо поддерживать, независимо от наружных метеорологических условий и колебаний режима технологического процесса, строго определенные, заранее заданные условия («кондиции») воздушной среды (температуру, влажность и чистоту воздуха). Такие наиболее совершенные вентиляционные установки, которые обеспечивают возможность поддерживать постоянную температуру, влажность и чистоту воздуха в помещении при помощи приборов автоматического регулирования, принято называть установками «искусственного климата» или кондиционирующими установками.

1.5. Принципиальная схема общеобменной вентиляции

На рис. 1.1 изображена принципиальная схема канальной общеобменной вентиляции с механическим побуждением движения воздуха. Помещение I оборудовано только приточной системой, подающей в помещение расчетное количество воздуха. В общем случае в состав приточной системы вентиляции входят оборудование и устройства, забирающие наружный воздух, очищающие его от пыли, вредных веществ, паров и газов, нагревающие, перемещающие его по сети воздуховодов и подающие воздух в помещения в расчетных количествах. Поступающий в помещение воздух ассимилирует вредные выделения, разбавляет их до ПДК. Загрязненный воздух удаляется через неплотности в ограждениях или через специально устраиваемые для этой цели отверстия и каналы либо наружу, либо в соседние помещения. Воздух удаляется под действием давления, создаваемого приточной системой. В установившемся состоянии количество подаваемого воздуха равно количеству удаляемого независимо от суммарной площади неплотностей или отверстий в ограждениях. Приточную вентиляцию применяют для помещений чистой зоны, которые нужно оградить от проникания в них вредных газов из соседних помещений или холодного наружного воздуха. Помещение II оборудовано приточной и вытяжной системами, с помощью которых организованно подается и удаляется воздух. В зависимости от соотношения количества приточного и удаляемого воздуха в помещениях могут быть созданы подпор или разрежение. Устройство в одном помещении приточной и вытяжной систем обеспечивает наиболее организованное движение воздуха в нем и, как правило, применяется для помещений с большим расходом вентиляционного воздуха. Помещение III оборудовано только вытяжной вентиляцией, состоящей из воздухоприемных устройств, воздуховодов, устройств для очистки удаляемого воздуха от загрязняющих атмосферу веществ, вентилятора и воздуховыбросного устройства. С помощью такой системы загрязненный воздух забирается в расчетных количествах из определенных мест помещения, при необходимости очищается от вредных примесей, выброс которых в атмосферу недопустим. Применение только вытяжной системы без организованной подачи воздуха в помещение создает в вентилируемых помещениях разрежение по отношению к соседним помещениям и атмосфере.

1 — вентилятор приточной системы; 2 — воздухонагревательная установка; 3 — фильтр для очистки воздуха от вредных паров и газов; 4 — фильтр для очистки воздуха от пыли; 5 — утепленный клапан; 6 — воздухозаборное устройство; 7 — канал для удаления воздуха; 8 — воздуховод вытяжной системы; 9 — воздухоприемные отверстия; 10 — воздуховыбросное отверстие; 11 — вентилятор вытяжной системы; 12 — фильтр для очистки удаляемого воздуха от вредных паров и газов; 13 — фильтр для очистки удаляемого воздуха от пыли; 14, 17 — шумопоглотители; 15 — воздухораздаточные устройства; 16 — воздуховод приточной системы.

Вследствие этого разрежения удаляемый из помещения воздух компенсируется наружным воздухом, поступающим в помещение через неплотности и отверстия в наружных ограждениях, или воздухом, поступающим из соседних помещений. Устройство только вытяжных систем необходимо для помещений, из которых загрязненный воздух не должен попадать в соседние помещения. К числу таких помещений, оборудуемых только вытяжными системами, относятся химические лаборатории, кухни, санузлы и т. п. Неорганизованный приток холодного наружного воздуха через неплотности в ограждениях обусловливает охлаждение помещений, а при больших количествах поступающего воздуха создает сквозняки. Кроме того если наружный воздух загрязнен, он поступает в помещение без очистки. Если холодный наружный воздух поступает через неплотности в ограждениях, охлаждение помещения компенсируется увеличением теплоотдачи системы отопления. Возможная недоброкачественность засасываемого воздуха и холодное дутье не могут быть ликвидированы, что учитывается при устройстве вытяжных систем и их эксплуатации. Обслуживание вентиляции заключается в своевременном техническом осмотре и устранении мелких неисправностей.

1.6. Принципиальная схема и устройство бытового кондиционера

Кондиционер — это прибор бытового или промышленного предназначения, применяющийся для поддержания оптимальной температуры в помещении, и состоящий, как правило, из двух блоков — наружного блока кондиционера и внутреннего блока кондиционера. При возможности подключения к одному наружному блоку нескольких внутренних сплит — система называется мульти сплит — системой. Наружный и внутренний блоки кондиционера соединяются между собой медными трубками в теплоизоляции, кабелем питания и управления. От внутреннего блока кондиционера требуется отвод дренажа. В работе любого кондиционера лежит свойство жидкостей поглощать тепло при испарении и выделять при конденсации. Чтобы понять, каким образом в кондиционере происходит этот процесс, рассмотрим его схему на примере сплит-системы. Испорченное кириллицей английское словосочетание «split sistem» по — русски звучит просто и понятно — «кондиционер». Устройство кондиционера и его важнейшие узлы:

компрессор — сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру;

конденсатор — радиатор, расположенный во внешнем блоке кондиционера. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера — переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация);

испаритель — радиатор, расположенный во внутреннем блоке кондиционера. В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение);

ТРВ — (терморегулирующий вентиль) — понижает давление фреона перед испарителем;

вентиляторы — создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор. Используются в кондиционере для более интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.

Компрессор, конденсатор, (ТРВ) и испаритель соединены медными трубами и образуют холодильный контур кондиционера, внутри которого циркулирует смесь фреона и небольшого количества масла. В ходе работы кондиционера происходит следующее. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный фреон под низким давлением в 3 — 5 атмосфер и температурой 10 — 20 °С. Компрессор сжимает фреон до давления 15 — 25 атмосфер, в результате чего фреон нагревается до 70 — 90 °С, после чего поступает в конденсатор кондиционера. Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, фреон остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор кондиционера, нагревается.

На выходе конденсатора кондиционера фреон находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10 — 20 °С выше температуры атмосферного воздуха. Из конденсатора кондиционера теплый фреон поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку свитую в спираль). На выходе ТРВ давление и температура фреона существенно понижаются, часть фреона при этом может испариться. После ТРВ смесь жидкого и газообразного фреона с низким давлением поступает в испаритель кондиционера. В испарителе жидкий фреон переходит в газообразную фазу с поглощением тепла, соответственно, воздух, проходящий через испаритель кондиционера, остывает. Далее газообразный фреон с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется.

Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя кондиционера. Одна из наиболее серьезных проблем в работе кондиционера возникает в том случае, если в испарителе кондиционера фреон не успевает полностью перейти в газообразное состояние. В этом случае на вход компрессора попадает жидкость, которая, в отличие от газа, несжимаема. В результате компрессор просто выходит из строя. Причин, по которым фреон не успевает испариться, может быть несколько, самые распространенные — загрязненные фильтры (при этом ухудшается обдув испарителя и теплообмен кондиционера) и включение кондиционера при отрицательных температурах наружного воздуха (в этом случае в испаритель кондиционера поступает слишком холодный фреон). Функционально кондиционер бывает:

— работающий с наружном воздухом (подаёт в помещение уличный воздух параллельно фильтрует охлаждает или нагревает), называется прямоточным. Применяется в системах вентиляции;

— работающий только с внутреннем воздухом помещения -рециркуляционным;

— работающий с подмесом наружного и внутреннего воздуха -кондиционером с рециркуляцией.