Одним з ефективних засобів нормалізації повітря у приміщенні є вентиляція.

Вентиляція (ventilation)- повітрообмін, завдяки якому забруднене повітря виводиться з приміщення, а замість нього вводиться свіже зовнішнє або очищене повітря.

Задачі вентиляції - забезпечення чистоти повітря та заданих мікрокліматичних умов.

· За засобами переміщення повітря розрізнюють системи природної, штучної (механічної) та змішаної вентиляції.

· За напрямком руху повітря - підрозділяються на припливну (повітря подається у приміщення), витяжну (забруднене повітря видаляється з приміщення) та припливно-витяжну.

· В залежності від місця дії вентиляція може бути загальнообмінною (використовується, коли шкідливі речовини рівномірно розміщуються у робочій зоні), місцевою (шкідливі речовин виділяються на декількох робочих місцях), локалізованою (шкідливі речовин виділяються на робочих місцях, розташованих одне біля одного) та комбiнованою.

Загальнообмінна вентиляція забезпечує створення необхідного мікроклімату та чистоти повітряного середовища у всьому об'ємі робочої зони. При місцевійвентиляції шкідливі речовини виводяться (або розчинюються шляхом подачі чистого повітря) безпосередньо від місць їх створення.

· За призначенням вентиляція може бути робочою (використовується при нормальному режимі роботи технологічних процесів) та аварійною (використовується у випадку, якщо стався викид шкідливих речовин у результаті аварії).

1. Кiлькiсть припливного повітря за одиницю часу повинна відповідати кiлькості витяжного повітря.

2. Правильне розташування припливних та витяжних завіс. Свіже повітря подається туди, де концентрація шкідливих речовин менша, а видаляється звідти, де концентрація більша.

3. Вентиляція не повинна створювати перегрівання або охолодження працюючих.

4. Вентиляція має бути пожежовибухонебезпечною.

Здійснюється за рахунок різниці температур повітря у приміщенні та зовнішнього повітря (тепловий напір) або дії вітру (вітровий напір).

Природна вентиляція може бути організованою та неорганізованою.

Неорганізована природна вентиляція (провітрювання) здійснюється за рахунок витиснення зовнішнім холодним повітрям через вікна, щілини та двері внутрішнього теплого повітря. При неорганізованій природній вентиляції невідомі обсяги ввідного та вивідного повітря з приміщення, і повітрообмін залежить від випадкових факторів (напрямку та сили вітру, температури зовнішнього та внутрішнього повітря).

Організовану природну вентиляцію, при якій подачу та віддалення повітря регулюють точно, згідно із зовнішніми метеорологічними умовами та у заздалегідь заданих об'ємах, називаютьаерацією (aeration).

Аерація здійснюється через спеціально передбачені отвори у зовнішніх стінах з використанням природних вимушених рухів повітря, гравітаційних сил та вітру. Вітрозахисні щити з прорізами створюють ліхтарі, що обдуваються, які працюють на витяжку при різних направленнях вітру.

У виробничому приміщенні внаслідок надходження тепла від обладнання, людей температура повітря як у зимову, так і у літню пору року виявляється вищою температури зовнішнього повітря. Середній тиск повітря у приміщенні практично дорівнює тиску зовнішнього повітря, проте рівність тисків спостерігається тільки в якійсь певній горизонтальній площині, що лежить приблизно у середині висоти приміщення та називається площиною рівних тисків (рис. 2.1). Тиск на рівні цієї площини може бути прийнятий рівним нулю. Тоді тиск, що створюються стовпами повітря висотою від центра нижніх прорізів до площини рівних тисків, складає всередині приміщення , а зовні . Отже, на рівні центра нижніх прорізів створюється розрядження H₁, завдяки якому повітря поступає у нижній проріз приміщення, а на рівні центра прорізів, розташованих вище площини рівних тисків, створюється тиск Н₂, що викликає рух повітря з приміщення назовні. Внаслідок різниці тисків виникає повітрообмін з припливом повітря через нижні прорізи та витяжкою через верхні.

Рисунок 2.1 - Схеми розподілу тисків у будинку

Тиск (тепловий напір) H_т, завдяки якому відбувається повітрообмін у приміщенні, дорівнює

де та - щільність зовнішнього та внутрішнього повітря, відповідно, кг/м³;

h - висота розташування пристрою для викиду повітря з цеху, м.

Об'єм повітря L, що подається або віддаляється через проріз, дорівнює

де F - площа, прорізу, м²;

m - коефіцієнт витрат, що залежить від конструкцiї стулок та кута їх розкриття. Для стулчастих рам, відкритих на 90°, у середньому приймають m=0,65, а відкритих на 30° - m=0,32;

v - швидкість повітря, м/с.

Ці вирази справедливі у випадку безвітряної погоди або для будинків добре захищених від вітру. Якщо будинок обдувається вітром (рис. 2.1), то на навітряній стороні створюється підвищений тиск, а на підвітряній - знижений. Вітровий тиск при розріджені Н_в визначається з співвідношення

, [Па],

де k - аеродинамічний коефіцієнт, що залежить від конфігурації будинку.

Звичайно приймають до k=0,7-0,85 на навітряній стороні, 0,3-0,45 - на підвітряній.

Нижня частина припливних аераційних прорізів для теплого періоду року повинна знаходитись на рівні не більше 1 м від площини підлоги, а для холодного - на рівні 4-6 м.

Аерація - основний вид вентиляції одноповерхових виробничих будинків, перш за все з надлишками тепла. Не можна застосовувати аерацію у цехах, де є виділення шкідливих речовин, пил та штучний клімат.

Рисунок 2.2 - Розподіл тисків у будинку при дії вітру

При влаштовуванні природної вентиляції у багатоповерхових будинках прокладають витяжні канали у товщі стін або спеціальні витяжні шахти. З метою використання енергії вітру для збільшення природної (гравітаційної) тяги над витяжними каналами або шахтами установлюють спеціальні насадки, що називаються дефлекторами (deflektors) (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 - Дефлектор типу ЦАГІ:

1 - витяжна труба; 2 - дифузор; 3 - зовнішній циліндричний кожух; 4 - зонт дефлектора

Труба (шахта) 1 для полегшення виходу повітря закінчується дифузором 2, до якого зверху залізними смугами прикріплена кришка (зонт) та з боків - циліндричний кожух 3, який перешкоджає попаданню у повітряний канал атмосферних опадів. При обтіканні циліндричного ковпака вітром на 5/7 його кола створюється знижений тиск (розрідження), внаслідок чого у повітряному каналі збільшується тяга.

Основний параметр дефлектора - його діаметр. Діаметр патрубка дефлектора орієнтовно визначається за формулою

,

де L- продуктивність дефлектора, м³/год;

V - швидкість руху вітру, м/с.

Дефлектори слід установлювати не нижче 1 м над конусом даху так, щоб вони повністю знаходились у зоні дії вітру та не загороджувались стінами сусідніх будинків та ін. Інакше напір не тільки не буде використовуватись, але і зовнішнє повітря через дефлектор буде поступати всередину приміщення.

Позитивні якості природної вентиляції - економічна вигідність. Негативні: залежність від погодних умов, зовнішнє повітря не завжди задовольняє необхідні вимоги.

Механічна вентиляція має ряд переваг перед природною:

- повітря виводиться та подається у будь-яку частину приміщення;

- проточне повітря можна піддавати необхідній обробці (очищати, підігрівати у холодний період року або охолоджувати у теплий, зволожувати або підсушувати і т. п.), а те, що на виході - очищати від забруднень;

- кiлькiсть повітря, що виводиться та подається, можна змінювати у будь-яких межах в залежності від технологічного процесу.

Механічна вентиляція здійснюється за рахунок різниці тисків, яка створюється за допомогою вентилятора.

Вентилятор - пристрій для переміщення повітря.

Для вентиляції цехів використовують у основному радіальні (відцентрові) та осьові вентилятори загально-промислового призначення.

Осьовий вентилятор (рис. 2.4) складається з робочого колеса - втулки з насадженими або привареними до неї лопастями (лопатками) 3, циліндричного кожуха 1 та електродвигуна 2.

Рисунок 2.4 - Осьовий вентилятор:

1 - корпус (труба); 2 - двигун; 3 - лопастне колесо

Переваги осьових вентиляторів:

- простота конструкцiї;

- регулюється продуктивність (частота обертання);

- реверсивність у роботі;

- більша продуктивність.

Недоліки:

- великий шум;

- створюють малий тиск.

Осьові вентилятори використовуються у системі припливно-витяжної вентиляції при коротких і прямолінійних повітроводах.

У радіальних (відцентрових) вентиляторах (рис. 2.5) при обертанні лопастного колеса 2, повітря всмоктується у вхідний отвір 1, попадає на лопатки колеса 2 та, змінюючи своє направлення на 90°, відкидається на стінки спірального кожуха 3. Викидається повітря через випускний отвір 4. Розмір вентилятора (його номер) визначається зовнішнім діаметром робочого колеса у дециметрах.

Переваги відцентрових вентиляторів:

- створюють великі тиски.

Недоліки:

- мають складну конструкцiю;

- нереверсивні у роботі;

- мають великі розміри, видають великий шум та вібрацію.

Рисунок 2.5 - Відцентровий вентилятор

1 - вхідний отвір; 2 - робоче колесо; 3 - спіральний корпус (равлик);

4 - випускний отвір

Відцентрові вентилятори використовуються при довгих та розгалужених повітроводах у системі вентиляції, тобто там, де треба переборювати великі опори мережі.

Радіальні вентилятори позначають першою літерою Ц, а осьові - О.

1. За тиском:

а) малого тиску p < 1 кПа;

б) середнього 1,1-3 кПа;

в) високого 3-12 кПа.

2. За типом приводу:

а) із безпосереднім з'єднанням вала вентилятора з валом двигуна;

б) з пасовою передачею;

в) з клинопасовою передачею.

3. Залежно від складу повітря:

а) звичайного виконання (концентрація пилу < 100 мг/м³, t°C < 80°);

б) антикорозійного виконання (якщо у повітрі є агресивні суміші);

в) іскрозахисного виконання (вибухонебезпечні суміші);

г) пилові (пил з концентрацією > 100 мг/м³).

Основною характеристикою вентилятора є залежність втрат тиску від втрат повітря та коефіцієнта корисної дії (ККД).

Розрізнюють чотири основні схеми організації повітрообміну при загальнообмінній вентиляції: зверху вниз, зверху вверх, знизу вверх, знизу вниз.

Схеми зверху вниз забезпечують подачу повітря вверх та витяжку внизу (від підлоги) приміщення. В схемі зверху вверх повітря подається та видаляється у верхній зоні приміщення. Обидві схеми доцільно застосовувати у випадку, якщо припливне повітря має температуру, нижчу температури приміщення.

Cхема знизу вверх передбачає подачу повітря у нижню зону, а віддалення з верхньої схеми знизу вниз - подачу та віддалення знизу приміщення. Ці дві схеми рекомендується використовувати тоді, коли температура припливного повітря у холодний період року вища температури внутрішнього повітря.

Якщо у виробничому приміщенні виділяються пари або гази з щільністю, яка пеpевищує щільність повітря (пари кислот, бензину, керосину і т. п.), то загальнообмінна вентиляція повинна забезпечити видалення 60% з нижньої зони приміщення та 40% - з верхньої. Якщо щільність газів менша щільності повітря, віддалення забрудненого повітря відбувається у верхній зоні, а подача - безпосередньо у робочу зону.

Схема пропливної механічної вентиляції (рис. 2.6) складається з повітроприймального пристрою у вигляді повітрозабірника чи шахти 1, фільтра для очищення повітря 3, кондиціонера 4, вентилятора 5, мережі повітроводів 2 та припливних патрубків з насадками 6.

Рисунок 2.6 - Схема припливно-витяжної механічної вентиляції: 1 - повітрозабірник; 2 - повітровод; 3 - фільтр-пиловловлювач; 4 - кондиціонер; 5 - вентилятор; 6, 7 - припливні та витяжні насадки; 8 - очисні пристрої; 9 - дросельні клапани для регулювання кiлькості повітря; 10 - клапани для рециркуляції; 11 - витяжні труби

Повітрозабірні пристрої розміщують у місцях, де повітря не забруднене пилом або газами не нижче 2 м від рівня землі. 3, 4, 5 - установлюються у одному приміщенні - вентиляційній камері. 1 - установлюється зовні приміщення, де концентруються шкідливі речовини та вітер. Через припливну насадку 6 повітря подається у ту частину приміщення, де концентрація шкідливих речовин менша, а виводиться через витяжну насадку 7 - де концентрація більша. Шум та швидкість руху повітря не повинні пеpевищувати гранично допустимі.

ЗМІСТ