Микроклимат производственных помещений

Объем производственного помещения на одного работающего должен быть не менее 15 м³, а площадь -- не менее 4,5 м².

Запрещается устраивать производственные помещения в подвальных этажах. Размещение оборудования в подвальных помещениях допускается лишь в тех случаях, когда это необходимо в связи с особенностями технологических процессов. Для исключения пересечения технологических потоков наиболее целесообразно располагать помещения с учетом последовательности выполнения производственных операций.

Высоту помещений выбирают в зависимости от характера технологического процесса такой, чтобы обеспечивалось удаление избыточных количеств теплоты, влаги и газов, но не менее 3 м. В помещениях, где предполагается устройство аэрации, для создания необходимого теплового напора от теплоизлучающей поверхности высота должна быть не менее 4...6 м. Ширину пешеходных галерей принимают в пределах 0,3...1,5 м, проходов между стеллажами -- не менее 1 м.

Стены и потолки зданий должны быть достаточно теплостойкие, чтобы на их внутренних поверхностях не конденсировалась влага. Поверхности ограждающих строительных конструкций следует выполнять ровными из материалов, устойчивых к химически агрессивной среде и легко обрабатываемых при проведении влажной уборки и дезинфекции. Полы должны быть ровные, гладкие, но нескользкие, иметь низкую теплопроводность, не выделять пыли и возвышаться над уровнем прилегающей территории на величину не менее 0,15 м. Допустимая высота порогов менее 0,1 м.

В световых проемах предусматривают фрамуги или форточки с приспособлениями для открывания с пола помещения и фиксации в требуемом положении. При заполнении оконных проемов стеклоблоками в зданиях применяют устройства для естественного проветривания. В зданиях с верхним светом, при наличии больших площадей остекления, устанавливают специальные механизмы для открывания окон и фрамуг. Ворота, двери и окна должны легко открываться на всю ширину проема.

6.2 Инженерно-технологические мероприятия

6.2.1 Вентиляционные системы

Виды вентиляции. Процесс замены загрязненного воздуха помещений свежим, чистым называют вентиляцией. После принятия мер по совершенствованию технологии и оптимизации конструктивного исполнения оборудования с целью исключения воздействия вредностей на человека или снижения их уровней и концентраций до предельно допустимых значений вентиляция позволяет наилучшим образом снизить избыточные количества теплоты, влаги, вредных газов, паров и пыли. Определяющий показатель при выборе систем вентиляции -- коэффициент кратности воздухообмена, ч^-1

где L, -- воздухообмен в помещении, м³/ч; V_п -- внутренний объем помещения, м³.

Для помещения объемом 120 м³ с величиной воздухообмена 140 м³/ч коэффициент кратности воздухообмена равен 1,33 ч^-1

При k<3 ч^-1 рекомендуется применять естественную систему вентиляции, при 3...5 ч^-1 -искусственную, а при k > 5 ч^-1 -- искусственную с подогревом приточного воздуха.

Назначение рабочих систем вентиляции -- удаление из помещений вредностей или снижение их концентраций до предельно допустимых для постоянного поддержания требуемых параметров воздушной среды. Тем не менее существуют определенные производства, в воздух рабочих зон которых могут внезапно поступать большие количества вредных веществ (кроме пыли). Для предотвращения острых отравлений работающих в таких помещениях устраивают аварийную систему вентиляции (как правило, вытяжную), которая совместно с рабочей вентиляцией должна обеспечивать k 8. С помощью аварийной вентиляции также поддерживают необходимые параметры воздушной среды при выходе из строя рабочей системы вентиляции.

Общеобменная вентиляция характеризуется более или менее равномерными подачей и удалением воздуха по всему объему помещения. Местная вентиляция -- это удаление заданных объемов воздуха только от определенных рабочих мест или подача его к определенным рабочим местам.

Вытяжная общеобменная вентиляция необходима для активного удаления воздуха, загрязненного по всему объему помещения, при малой кратности воздухообмена. Приточная общеобменная вентиляция применима в помещениях с локальным выделением вредностей для создания воздушного подпора, усиливающего эффективность работы местной вытяжной вентиляции. Приточно-вытяжная вентиляция, которая может быть только общеобменной, целесообразна для обеспечения интенсивного и надежного обмена воздуха в помещениях.

Нерегулируемая естественная вентиляция (инфильтрация) осуществляется через неплотности строительных конструкций зданий -- поры стен, перегородок, щели дверей, окон и пр. Организованный и управляемый воздухообмен за счет естественных природных сил (ветрового и теплового напоров) называется аэрацией (рис. 1). Применение аэрации эффективно и экономически выгодно в горячих цехах. Например, для поддержания концентрации вредностей в пределах ПДК в кузнечном цехе на 1 т поковок требуется около 100 т чистого воздуха. Замена механической вентиляции аэрацией в этом случае позволяет сэкономить десятки тысяч кВт*ч электроэнергии. Однако следует помнить, что аэрация

Рис. 1. Схема возникновения теплового и ветрового напоров:

И -- источники выщеления теплоты; + -- зоны повышенного давления; -- зоны разрежения применима лишь при наличии определенных конструктивных особенностей здания и значительных тепловыделений.

Местная вытяжная система вентиляции состоит из устройств, конструктивное оформление которых в зависимости от вида вредности (избыточные количества теплоты, влаги, пыли и т. п.) различно. Это могут быть кожухи, полностью или частично закрывающие источник вредных выделений, вытяжные шкафы с рабочими окнами для обслуживания, вытяжные зонты и бортовые отсосы (устройства, всасывающие отверстия которых приближены к источнику выделения). Отсасывание воздуха непосредственно из оборудования или из-под кожуха, которым оно укрыто, называется аспирацией. Степень создаваемого в системах аспирации разрежения должна быть тем большей, чем выше токсичность удаляемой вредности.

Местную приточную вентиляцию в виде воздушных душей устраивают в горячих цехах для защиты работающих от перегревания, а в виде воздушно-тепловых завес -- для предотвращения проникновения наружного воздуха в помещения в холодный период года через открывающиеся ворота или двери.

Санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к системам вентиляции:

превышение объема приточного воздуха над объемом вытяжки 10.. .15%;

подача воздуха в зоны с наименьшим выделением вредностей и удаление из мест наибольшего его загрязнения;

отсутствие переохлаждения или перегревания работающих;

выход загрязненного воздуха только в проветриваемые участки прилегающей территории;

соответствие уровней шума и вибрации при работе вентиляции установленным нормам;

простота устройства и надежность в эксплуатации;

пожаро- и взрывобезопасность.

Определение необходимого воздухообмена

Воздухообмен, м³/ч, при нормальном микроклимате и отсутствии вредных веществ или содержании их в пределах норм можно определить по формуле



где п -- численность работающих; L₁ -- расход воздуха на одного работающего, м³/ч, не менее: 30 при объеме помещения, приходящемся на одного рабочего, менее 20м³; 20 -- при 20...40 м³ и 40 -- в производственных помещениях без световых проемов.

Для помещения, в котором работает 7 человек, воздухообмен равен 140 м³/ч

Для помещений, где на одного работающего приходится более 40 м³ воздуха, и при естественной вентиляции (через открытые форточки, двери и т. п.) воздухообмен не рассчитывают.

Для санитарно-бытовых, общественных и вспомогательных помещений необходимое для удаления вредностей количество воздуха допускается определять по кратности воздухообмена. Например, коэффициент кратности воздухообмена для административных помещений равен 1,5 (по вытяжке), вестибюлей -- 2 (по притоку), залов совещаний вместимостью до 100 человек -- 3 (по притоку и вытяжке), курительных -- 10 (по вытяжке), помещений для отдыха -- 5 (по притоку) и 4 (по вытяжке), умывальных -- 1 (по вытяжке) и т. д.

При выделении в воздух производственных помещений вредных веществ производительность систем вентиляции по притоку и вытяжке следует определять, руководствуясь количеством вредностей, поступающих в помещения.

Количество воздуха, необходимое для обеспечения требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне, рассчитывают:

а) для помещений с тепловыделениями -- по избыточному количеству явной теплоты;

б) для помещений с тепло- и влаговыделениями -- по избыточному количеству явной теплоты, влаги и скрытой теплоты в рабочей зоне;

в) для помещений с выделением вредных газов и пыли -- по количеству вредностей, поступающих в рабочую зону, исходя из условий снижения их концентраций до предельно допустимых. Если неизвестно количество вредностей, выделяющихся в пределах рабочей зоны, то воздухообмен следует рассчитывать по всему помещению на основе полного количества выделяющихся в нем вредностей.

Воздухообмен, м³/ч, необходимый для поддержания температуры воздуха в помещении в заданных пределах,

где Q - избыточное количество теплоты, выделяемое всеми источниками внутри помещения, кДж/ч; с_м - удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 0,99 кДж/(кг * К);

Т_в- нормативное значение температуры внутреннего воздуха в помещении, К; Т_н.в. - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции, К; р_н.в. -плотность наружного воздуха, кг/м³.

Максимальную производительность систем вентиляции большинства зданий, необходимую для удаления избыточного количества выделяемой теплоты, определяют по летнему периоду с учетом теплоты от солнечной радиации.

Воздухообмен, требуемый для сохранения оптимальной относительной влажности воздуха в помещении,

Где W -- количество водяных паров, выделяющихся в помещении г/ч; d_в , d_н -- влагосодержание соответственно внутреннего и наружного воздуха при максимальном его насыщении и заданной температуре, г/кг; ц_в, ц_н -- относительная влажность соответственно внутреннего и наружного воздуха, %.

Расчет воздухообмена для удаления избыточного тепла.

Исходные данные:

категория тяжести работ - IIа (средней тяжести); количество работников - 24 человека Fост=72м²;

Fп=432м²; Установочная мощность - 9,6кВт; Вид топлива - ЭП (электрическая печь);

расходуемая мощность светильников - 4,8 кВТ; количество воздуха, удаляемое через местные отсосы - L_0.3=600м³/час; t_0.3=36^oC; t_п=22^оС;

Порядок расчета:

Количество тепла, поступающего от солнечной радиации:

Qост=F_ост*q_ост*A_ост=72*140*0,7=7056Вт;

Для покрытий:

Q_п.рад=F_п*q_п*К_п=432*15*0,5=3240Вт;

F_ост и F_п - площадь поверхности остекления и покрытия, м2;

q_ост и q_п - теплопоступления (qост=70-210; qост=140Вт/м2; qп=6-24; qп=15Вт/м2)

А_ост - коэффициент остекления

К_п - коэффициент теплоотдачи покрытия

Тепловыделения в производственное помещение от оборудования, приводимого в движение электродвигателем.

Q=1000 N*n₁*n₂*n₃*n₄=1000*9.6*0.15=1440Вт;

Тепловыделения от электрических печей и ванн.

Q=1000 N*L*n=1000*9.6*0.7*1=6720Вт;

L - коэффициент, учитывающий долю тепла, выходящего в цех;

n - коэффициент одновременности работы печей

Тепловыделения от искусственного освещения.

Q=1000*N=1000*4.8=4800Вт;

5. Необходимое количество воздуха

L₁=L_0.3 + (Q_я - L_0.3*C*p(t_0.3-tn)/C*p*(t_yx-t_n));

Qя - избыток явного тепла в помещении

(Qя= 7056+3240+1440+6720+4800=23256 кДж/ч);

р - плотность поступающего воздуха; р=1,2 кг/см³;

t_yx - температура воздуха, удаляемого из помещения за пределы рабочей или обследуемой зоны;

t_yx =7+t_п=7+22=29^оС;

С - массовая удельная теплоемкость воздуха, С = 1кДж/кг*^оС;

L₁= 600+(23256-600*1*1.2(36-22)/1*1.2(29-22))=600+(23256-10080/8.4)=2168,6 м³/ч

Расчет естественной общеобменной вентиляции

Естественная вентиляция зданий и помещений обусловлена тепловым напором (разностью плотностей внутреннего и наружного воздуха) и ветровым напором. Согласно закону Гей--Люссака при нагревании воздуха на 1 К его объем увеличивается на 1/273, а плотность соответственно уменьшается. Следовательно, тепловой напор тем больше, чем значительнее разница температур наружного и внутреннего воздуха. В соответствии с указаниями СНиП 2.04.05--91 ветровой напор надлежит учитывать только при решении вопросов защиты вентиляционных проемов от задувания. Поэтому естественную вентиляцию рассчитывают, основываясь только на действии теплового напора.

Естественная вентиляция зданий осуществляется посредством удаления загрязненного воздуха с помощью вытяжных труб (шахт) и поступления чистого наружного воздуха через приточные каналы или неплотности в строительных конструкциях (рис. 2).

Разность давлений, Па, на концах вытяжной трубы:

где g = 9,81 м/с² -- ускорение свободного падения; h --длина вытяжной трубы, м; p_н, p_в - плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³: при нормальном атмосферном давлении и температуре Т (К) плотность воздуха р = 353/ T (здесь 353 -- переводной коэффициент).

ДН=9,81*4*(1,3-1,19)=4,3 Па



Рис. 2 Схема действия естественной вентиляции зданий

Теоретическая скорость воздуха в вытяжной трубе, м/с,

V=(2*4,3/1,3)^1/2=2,58 м/с

Действительная скорость движения воздуха в трубе меньше теоретической, так как на своем пути он преодолевает сопротивление, зависящее от формы поперечного сечения трубы и качества поверхности ее стенок. Эту скорость рассчитывают по формуле

где ш = 0,32...0,65 -- коэффициент, учитывающий сопротивление движению воздуха в вытяжной трубе; в расчетах принимают ш = 0,5.

V_д=4,43*0,5*(4*(1,3-1,19)/1,3)^1/2=1,3 м/с

По найденному значению V_д вычисляют суммарную площадь сечения вытяжных труб, м²,

S_r = L/(3600 V_д),

где L -- требуемый воздухообмен, м³/ч.

S_r=2168,6/(3600*1,3)=0,5

Число вытяжных шахт определяют, исходя из конструктивных размеров шахты:

n = S_r/S,

где S -- площадь поперечного сечения шахты, м².

n=0,5/0,25=2

Для увеличения пропускной способности вытяжных шахт за счет использования энергии ветра на их верхних концах в некоторых случаях устанавливают дефлекторы (рис. 3). Дефлекторы устроены таким образом, что при обдувании их ветром площадь сечения участка,работа ющего на вытяжку, значительно больше, чем участка, работающего на приток

Рис. 3. Дефлекторы:

А - ЦАГИ: 1-колпак, 2-обечайка, 3-конус, 4 -диффузор, 5 - шахта; б -остроугольный: 1-фланец, 2-диффузор, 3- колпак, 4- корпус, 5 -лапка; в -звездообразный: 1- колпак, 2 -корпус, 3 -косынка для крепления корпуса к трубе



Рис. 4. Схема работы дефлекторов:

а -- звездообразного (горизонтальный разрез); б-- ЦАГИ (вертикальный разрез); + -- зоны повышенного давления;-- -зоны разрежения

В результате разность давлений на концах вытяжной трубы увеличивается, поэтому воздухообмен также возрастает. Дефлектор подбирают по диаметру, м, вычисляемому по формуле

где L_д -- пропускная способность дефлектора, м³/ч; k_э -- коэффициент эффективности: для цилиндрического дефлектора ЦАГИ k_э = 0,4, для звездообразного k_э, = 0,42; V_B -- скорость обдувающего дефлектор воздуха, м/с.

Рис. 5 Принципиальная схема вентиляции для выбора соотношения объемов приточного и удаляемого воздуха:

а - L_в>L_пр,p₁<p₂; б - L_в<L_пр,p₁>p₂



Рис. 6 Схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции

Расчет искусственной общеобменной вентиляции

В производственных помещениях широко применяют системы вентиляции с искусственным побуждением воздуха. Несмотря на повышенные затраты на их устройство и эксплуатацию, такие системы обладают следующими преимуществами: подача воздуха в любую точку помещения; обработка приточного воздуха посредством его нагрева, увлажнения и очистки от нежелательных примесей; улавливание вредностей непосредственно в местах их выделения; очистка удаляемого воздуха и использование его теплоты для нагрева подаваемого в помещение наружного воздуха.

В состав системы вентиляции входят: воздухозаборники в виде отверстий в конструкциях ограждений или шахт, оснащенных жалюзийными решетками; устройства для регулировки количества поступающего воздуха (клапаны, заслонки, шиберы); вентилятор, воздуховоды, фильтры, воздухораспределительные устройства и пр.

Для побуждения воздуха в системах вентиляции применяют центробежные и осевые вентиляторы. По создаваемому давлению центробежные вентиляторы делят на три группы: низкого давления -- до 1000 Па, среднего давления -- от 1000 до 3000 Па и высокого давления -- свыше 3000 Па. Давление, создаваемое осевыми вентиляторами, как правило, не превышает 350 Па. Существуют крышные вентиляторы, устанавливаемые на кровлях зданий, которые могут быть как центробежными, так и осевыми.

В зависимости от состава перемещаемой среды вентиляторы изготовляют:

обычного исполнения -- для перемещения неагрессивных сред с температурой менее 423 К, не содержащих липких веществ, при концентрации пыли и других твердых примесей менее 150 мг/м³;

антикоррозийного исполнения -- для перемещения агрессивных сред;

взрывобезопасного исполнения -- для перемещения взрывоопасных смесей;

пылевые -- для перемещения воздуха с содержанием пыли более 150мг/м³.

Проектирование и расчет системы искусственной (механической) вентиляции выполняют в следующем порядке. Выбирают конфигурацию вентиляционной сети в зависимости от формы помещения и размещения в нем оборудования, разбивают ее на участки. Зная требуемый расход воздуха на отдельных участках сети и задавая скорость движения воздуха (для участков, находящихся рядом с вентилятором, 8...12 м/с, а для отдаленных участков сети 1...4м/с), определяют диаметр воздуховодов, а также материал для их изготовления. Затем рассчитывают общие потери напора в сети, Па,

н_с = н_м + н_п ,

Н_с=1,28+0,12=1,4 Па

где Н_м -- местные потери; Н_п -- потери на прямых участках воздуховодов.

Местные потери напора, Па, определяют по формуле

Н_м=0,5*0,5*2²*1,28=1,28 Па

где ш_м -- коэффициент местных потерь напора: для жалюзи на входе 0,5, для внезапного сужения 0,2...0,3, для колена под углом 90° 1,1, колена под углом 120° 0,5, колена под углом 150° 0,2 и т. д.; v -- скорость воздуха на соответствующем участке вентиляционной сети, м/с; р -- плотность движущегося в сети воздуха, кг/м³.

Потери напора на прямых участках вентиляционной сети, Па, находят по формуле

Н_п=0,5*0,02*10*4*0,3=0,12 Па

Где ш_T -- коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе, зависящий от материала, из которого она изготовлена: для железных труб 0,02, для труб из полиэтилена 0,01; l_T -- длина трубы соответствующего участка сети, м; v_cp -- средняя скорость движения воздуха на расчетном участке вентиляционной сети, м/с; d_T, -- принятый диаметр трубы на расчетном участке, м.

Зная требуемый воздухообмен, рассчитывают производительность вентиляторов, м³/ч, с учетом потерь или подсосов воздуха в вентиляционной сети:

где k_л -- поправочный коэффициент на расчетное количество воздуха: при использовании стальных, пластмассовых и асбоцементных воздуховодов из труб длиной до 50 м k_п = 1,1, в остальных случаях k_п = 1,15.

L_в=1,1*1000=11000 м³/ч

На основе известных величин L_B и Н_с по номограммам (рис. 7) выбирают марку вентилятора с наибольшим значением коэффициента полезного действия (КПД) и в зависимости от состава воздушной среды определяют конструктивное исполнение вентилятора.

Рис. 7. Номограмма для выбора вентиляторов серии Ц 4-70

Центробежные вентиляторы с колесами диаметром 0,5 м и более должны иметь следующий КПД: при лопастях, загнутых назад, >0,8; при лопастях, загнутых вперед, >0,6; при лопастях, оканчивающихся радиально, >0,65.

КПД пылевых вентиляторов должен быть не менее 0,55, осевых вентиляторов с колесами диаметром 0,5 м и более -- не менее 0,6.

Мощность электродвигателя, кВт, для принятого вентилятора рассчитывают по формуле

Где k_з= 1,05...1,5-- коэффициент запаса; з_в -- КПД вентилятора: для центробежных вентиляторов з|_в = 0,4. .0,8; з_п -- КПД передачи: для плоскоременной передачи 0,9, клиноременной 0,95, при соединении электродвигателя с вентилятором с помощью муфты 0,98, при непосредственной насадке вентилятора на вал электродвигателя 1.

Для снижения аэродинамического шума вентиляторов необходимо добиваться выполнения следующего условия:

где D -- диаметр рабочего колеса вентилятора, м; n --частота вращения вентилятора, мин^-1: n = A/(60N); А -- безразмерный параметр, определяемый по номограммам при выборе вентилятора; N-- номер вентилятора (диаметр его рабочего колеса в дециметрах).

Расчет местной вентиляции

Расчет производительности вытяжного зонта. Над оборудованием, являющимся источником выделения загрязненного вредными веществами нагретого воздуха (кузнечные горны, горячие ванны или печи и т. п.), чаще всего устанавливают вытяжные зонты. Преимущество такого вида местной вентиляции заключается в том, что нагретый воздух при движении вверх увлекает выделяющиеся пары, газы и аэрозоли, приближая их к зоне всасывания. Площадь зонта должна перекрывать поверхность выделения вредностей, а его рабочий проем - быть максимально приближен к источнику. Скорость движения воздуха в рабочем проеме зонта принимают в пределах 0,15...1,25 м/с, причем большие ее значения при большей токсичности выделяющихся веществ и меньшей площади перекрытия источника. Объем воздуха, отсасываемого зонтом за единицу времени (производительность), м³/ч, находят из выражения

L = 3600a6v,

где а,6 -- размеры рабочего проема (приемной части) зонта, м; v -- скорость движения воздуха в приемной части зонта, м/с.

L=3600*0,4*0,6*0,2=173 м³/ч

Расчет местной вентиляции наплавочных установок. Выделяющиеся при полуавтоматической и автоматической сварках и наплавке под слоем флюса пыль и вредные газы удаляются через воронкообразные отсосы или отсосы щелевидной формы длиной 250...350 мм. В этом случае производительность местной вытяжной вентиляции, м³/ч, рассчитывают по формуле

где k₀ -- коэффициент, зависящий от вида отсоса: для щелевого 12, для воронкообразного 13,2; I--сварочный ток, А.

L=12*(1000)^1/3=120 м³/ч

Рис. 8. Вытяжная вентиляция на рабочем месте сварщика: 1 -- вентилятор; 2 -- вытяжная труба; 3 -- стол сварщика; 4 -- стена	Рис. 9. Схема вытяжной вентиляции заточного станка

Расчет местной вентиляции обдирочно-заточных станков. Источником образования пыли часто служат точильные, шлифовальные и полировочные круги. Их закрывают кожухами (рис.9), которые через воздуховоды соединяют с вытяжным вентилятором, причем вытяжной воздуховод должен быть направлен в сторону центробежного перемещения пылевых частиц. Эффективность кожуха зависит от количества удаляемого через него воздуха и возрастает при наличии специального козырька в передней части кожуха. Производительность вентиляции, м³/ч, заточных, шлифовальных и аналогичных станков зависит от диаметра установленных в них абразивных кругов:

L=1000DA,

где D -- диаметр абразивного круга, м; А -- коэффициент, зависящий от диаметра круга: 2 при D<0,25м, 1,8 при D= 0,25...0,6м и 1,6 при D>0,6m.

L=1000*0.3*1.8=540 м³/ч

6.2.2 Кондиционирование воздуха

Кондиционирование -- это процесс поддержания температуры, влажности и чистоты воздуха в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к производственным помещениям. Одно из основных требований к системе кондиционирования воздуха -- регулирование определенных соотношений между четырьмя переменными величинами: температурой воздуха; средневзвешенным значением температуры внутренних поверхностей ограждений (стены, пол, потолок); влажностью воздуха; средней скоростью и равномерностью движения воздуха внутри помещения.

Кроме того, системой кондиционирования воздуха должна регулироваться концентрация газов, паров и пыли в помещении. Если система предназначена для создания комфортных условий людям, то она должна также уменьшать запахи, выделяемые человеческим телом.

Кондиционером называют техническое устройство (рис.10), которое с помощью приборов автоматического регулирования поддерживает в помещении заданные параметры воздушной среды. В зависимости от предъявляемых требований по обеспечению необходимого состояния воздуха помещений кондиционеры бывают двух типов: полного кондиционирования (обеспечивают постоянными температуру, относительную влажность, скорость движения и чистоту воздуха) и неполного кондиционирования (поддерживают постоянными только часть параметров или один из них - чаще всего температуру).

По способу холодоснабжения различают автономные и неавтономные кондиционеры. В автономные кондиционеры для охлаждения воздуха встроены холодильные агрегаты, а неавтономные снабжают холодоносителем централизованно.

По способу подготовки и распределения воздуха кондиционеры делят на центральные и местные.

Конструкция центральных кондиционеров предполагает приготовление воздуха вне пределов обслуживаемых помещений и распределение его по системам воздуховодов. Их применяют в помещениях большого объема, так как производительность таких кондиционеров по воздуху сравнительно высока и составляет 30...250 тыс. м³/ч.

Местные кондиционеры подготавливают воздух непосредственно в обслуживаемых помещениях и подают его сосредоточенно в определенную зону. Их применяют в сравнительно небольших помещениях (объемом до 500 м³). Производительность таких кондиционеров по воздуху 1,5...20 тыс. м³/ч.

Кондиционирование воздуха по сравнению с вентиляцией требует больших капитальных вложений и эксплуатационных затрат, но вложенные денежные средства окупаются за счет повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции, снижения заболеваемости работающих и процента бракованных изделий.



Рис. 10. Схема кондиционера:

1- заборный воздуховод; 2- фильтр; 3- соединительный воздуховод; 4- калорифер; 5- форсунки увлажнителя воздуха; 6- каплеуловитель; 7- калорифер второй ступени; 8- вентилятор; 9- отводной воздуховод.

6.2.3 Отопление производственных помещений

Отопление предназначено для поддержания нормируемой температуры воздуха в производственных помещениях в холодное время года. Кроме того, оно способствует лучшей сохранности зданий и оборудования, так как одновременно позволяет регулировать и влажность воздуха. С этой целью сооружают различные системы отопления.

В холодный и переходный периоды года следует отапливать все здания и сооружения, в которых время пребывания людей превышает 2 ч, а также помещения, в которых поддержание температуры необходимо по технологическим условиям. Это требование не распространяется на помещения, где работа по условиям труда приравнивается к работе вне зданий или постоянное пребывание людей необязательно (например, склады, кладовые и т. п.). В последней ситуации следует предусмотреть специальные устройства на рабочих местах или дополнительные помещения для обогревания работающих.

В нерабочее время в отапливаемых помещениях зданий и сооружений различного назначения в холодный и переходный периоды года должна поддерживаться температура 5 °С, если это необходимо и допустимо по условиям производства. В данном случае мощность системы отопления должна быть достаточной для восстановления нормального температурного режима в помещениях к началу рабочего времени.

К системам Отопления предъявляют следующие санитарно-гигиенические требования: равномерный прогрев воздуха помещений; возможность регулирования количества выделяемой теплоты и совмещения процессов отопления и вентиляции; отсутствие загрязнения воздуха помещений вредными выделениями и неприятными запахами; пожаро- и взрывобезопасность; удобство в эксплуатации и ремонте.

Отопление производственных помещений по радиусу действия бывает местное и центральное.

Местное отопление устраивают в одном или нескольких смежных помещениях площадью менее 500 м². В системах такого отопления генератор теплоты, нагревательные приборы и теплоотдающие поверхности конструктивно объединены в одном устройстве. Воздух в этих системах чаще всего нагревается за счет использования теплоты сгорающего в печах топлива (дров, угля, торфа и т. д.). Значительно реже в качестве своеобразных отопительных приборов применяются полы или стеновые панели со встроенными электронагревательными элементами, а иногда -- электрорадиаторы. Существуют также воздушные (основной элемент -- калорифер) и газовые (при сжигании газа в отопительных приборах) системы местного отопления.

Центральное отопление по виду используемого теплоносителя может быть водяное (рис. 11), паровое (рис. 12), воздушное и комбинированное. Системы центрального отопления включают в себя генератор теплоты, нагревательные приборы, средства передачи теплоносителя (трубопроводы) и средства обеспечения работоспособности (запорная арматура, предохранительные клапаны, манометры и пр.). Как правило, в таких системах теплота вырабатывается за пределами отапливаемых помещений.

Системы отопления должны компенсировать теплопотери через строительные ограждения, расход теплоты на нагрев нагнетаемого холодного воздуха, поступающих извне сырья, машин, оборудования и на технологические нужды.

При отсутствии точных данных о строительном материале ограждений, толщине слоев материалов ограждающих конструкций и вследствие этого невозможности определения термического сопротивления стен, потолков, полов, окон и прочих элементов расход теплоты приближенно определяют с помощью удельных характеристик.(5)

Рис. 11. Схема системы центрального водяного отопления с искусственным побуждением: / -- котел; 2-- главный горячий стояк; 3-- расширительный сосуд; 4 -- сливная труба; 5--водяная магистраль; б--горячие стояки; 7--вентили; 8-- приборы отопления; 9 -- стояки охлажденной воды; 10 -- обратная магистраль; 11 -- центральный водопровод; 12-- канализация; 13-- воздухосборник; 14-- насос	Рис. 12. Схема системы центрального парового отопления: I -- паровой котел; 2-- главный паровой стояк; 3 -- паровая магистраль; 4 -- паровые стояки; 5-- паровые вентили; 6--нагревательные приборы; 7-- конденсационные стояки; <?--конденсационная магистраль; 9-- конденсационный горшок; 10 -- сливной бак; II -- насос; 12-- обратный клапан; 13 -- канализация; 14-- центральный водопровод

Расход теплоты через наружные ограждения зданий, кВт,

где q₀ -- удельная отопительная характеристика здания, представляющая собой поток теплоты, теряемой 1 м³ объема здания по наружному обмеру в единицу времени при разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1 К, Вт/(м³ * К): в зависимости от объема и назначения здания q₀ = 0,105...0,7 Вт/(м³ * К); V_н -- объем здания без подвальной части по наружному обмеру, м³; Т_в -- средняя расчетная температура внутреннего воздуха основных помещений здания, К; Т_н -- расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, К: для Волгограда 248 К, Кирова 242 К, Москвы 247 К, Санкт-Петербурга 249 К, Ульяновска 244 К, Челябинска 241 К.

Q₀=10^-3*0,5*500*(295-248)=11,75 кВт

Расход теплоты на вентиляцию производственных зданий, кВт,

где q_в -- удельная вентиляционная характеристика, т. е. расход теплоты на вентиляцию 1 м³ здания при разности внутренней и наружной температур в 1 К, Вт/ (м³ * К): в зависимости от объема и назначения здания q_в = 0,17...1,396 Вт/(м³ * К); Тн.в -- расчетное значение температуры наружного воздуха для проектирования систем вентиляции, К: для Волгограда 259 К, Вятки 254 К, Москвы 258 К, Санкт-Петербурга 261 К, Ульяновска 255 К, Челябинска 252 К.

Q_в=10^-3*1,2*500*(295-260)=21 кВт

Количество теплоты, поглощаемое ввозимыми в помещения материалами, машинами и оборудованием, кВт,

где с_м -- массовая теплоемкость материалов или оборудования, кДж/(кг-К): для воды 4,19, зерна 2,1...2,5, железа 0,48, кирпича 0,92, соломы 2,3; m -- масса ввозимых в помещения сырья или оборудования, кг; Т_м -- температура ввозимых в помещение материалов, сырья или оборудования, К: для металлов Т_м = Т_н, для несыпучих материалов Т_и = Т_и + 10, сыпучих материалов Т_м = Т_н + 20; ф -- время нагрева материалов, машин или оборудования до температуры помещения, ч.

Q_м=0,48*500*(295-282)/3600*1,5=0,58 кВт

Количество теплоты, потребляемой на технологические нужды, кВт,

определяют через расход горячей воды или пара:

где G_r -- расход на технологические нужды воды или пара, кг/ч: для ремонтных мастерских 100...120, на одну корову 0,625, на теленка 0,083 и т. д.; i -- теплосодержание воды или пара на выходе из котла, кДж/кг; k_в -- коэффициент возврата конденсата или горячей воды, изменяющийся в пределах 0...0,7: в расчетах обычно принимают k_в = 0,7; i_B -- теплосодержание возвращаемых в котел конденсата или воды, кДж/кг: в расчетах можно принять равным 270...295 кДж/кг.

Q_т=100*(270-0,7*280)/3600=5,45 кВт

Тепловая мощность котельной установки Р_К с учетом расхода теплоты на собственные нужды котельной и потерь в теплосетях принимается на 10...15 % больше суммарного расхода теплоты:

Р_к=(1,1...1,15)( Q₀+ Q_B+ Q_M+ Q_T).

Р_к=1,12*(11,75 +21+0,58 +5,45)=43,5 кВт

По полученному значению Р_к подбирают тип и марку котла. Рекомендуется устанавливать однотипные котельные агрегаты с одинаковой тепловой мощностью. Число стальных агрегатов должно быть не менее двух и не более четырех, чугунных -- не более шести. Следует учитывать, что при выходе из строя одного котла оставшиеся должны обеспечить не менее 75...80 % расчетной тепловой мощности котельной установки.

Для непосредственного обогрева помещений применяют нагревательные приборы различных видов и конструкций: радиаторы, чугунные ребристые трубы, конвекторы и пр.

Общую площадь поверхности нагревательных приборов, м², определяют по формуле

'

где k -- коэффициент теплопередачи стенок нагревательных приборов, Вт/(м² * К): для чугуна 7,4, для стали 8,3; Т_r -- температура воды или пара на входе в нагревательный прибор, К: для водяных радиаторов низкого давления 338...348, высокого давления 393...398; для паровых радиаторов 383...388; T_х -- температура воды на выходе из нагревательного прибора, К: для водяных радиаторов низкого давления 338...348, для паровых и водяных радиаторов высокого давления 368.

F=1000*(11,75 +21+0,58 +5,45)/7.4*(0.5*(345+339)-295)=30 м²

По известному значению F находят требуемое число секций нагревательных приборов:

где f-- площадь одной секции нагревательного прибора, м², зависящая от его типа: 0,254 у радиаторов М-140; 0,299 у М-140-АО; 0,64 у МЗ-500-1; 0,73 у конвектора плинтусного типа 15КП-1; 1 у чугунной ребристой трубы диаметром 500 мм.

При использовании радиаторов МЗ-500-1 необходимо:

n=30/0,64=47 секций

Заключение

Микроклимат производственных помещений определяется сочетанием температуры, влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих поверхностей и их тепловым излучением, а также атмосферного давления. Параметры микроклимата определяют теплообмен организма человека и оказывают существенное влияние на функциональное состояние различных систем организма, самочувствие, работоспособность и здоровье. Параметры микроклимата производственных помещений зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий отопления и вентиляции.

Борьба с неблагоприятным влиянием производственного микроклимата осуществляется с использованием архитектурно-планировочных, инженерно-технологических, санитарно-технических, медико-профилактических и организационных мероприятий.

В профилактике вредного влияния высоких температур инфракрасного излучения ведущая роль принадлежит технологическим мероприятиям: замена старых и внедрение новых технологических процессов и оборудования, автоматизация и механизация процессов, дистанционное управление, использование систем вентиляции и кондиционирования.

Для предупреждения попадания в производственные помещения холодного воздуха необходимо оборудовать у входных ворот воздушные завесы, тамбуры-шлюзы.

При невозможности обогрева всего здания применяется воздушное и лучистое отопление. При работе на открытом воздухе в холодных климатических зонах страны устраиваются перерывы на обогрев в специально оборудованных тепловых помещениях.

В профилактике переохлаждения важную роль играет спецодежда, обувь, рукавицы (из шерсти, меха, искусственных тканей с теплозащитными свойствами, обогревающая одежда).

Способами улучшения метеорологических условий на рабочем месте является устройство систем искусственной вентиляции, кондиционирования и отопления производственных помещений.

Список литературы

1. Безопасность жизнедеятельности (медико-биологические основы) /Феоктистова О.Г., Феоктистова Т.Г, Экзерцева Е.В., М.:Феникс, 2006.

2. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для студентов средних проф. учеб. Заведений // Под ред. С.В. Белова.--М.: Высш. шк., 2000.--343с.: ил.

3. Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту. СП 2.2.2.1327-03

4. ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".

5. Б.И. Зотов, В.И. Курдюмов Безопасность жизнедеятельности на производстве. - М.: КолосС, 2004.

6. Методические рекомендации "Оценка теплового состояния человека с целью обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест и мерам профилактики охлаждения и перегревания" N 5168-90 от 05.03.90.

7. Мучин П.В. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов. Новосибирск: СГГА, 2003.

8. Охрана окружающей среды: учеб. для техн. спец. вузов/ С. В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др./ под ред. С.В.Белова.- М.: Высшая школа, 1991.

9. Руководство Р 2.2.013-94. Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса. Госкомсанэпиднадзор России, М, 1994.

9. Руководство Р 2.2.4/2.1.8. Гигиеническая оценка и контроль физических факторов производственной и окружающей среды

10. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений"

11. Седельников Ф.И. Безопасность жизнедеятельности (охрана труда)/ Учебное пособие (электронная версия). - Вологда, 2001.

12. Строительные нормы и правила. СНиП 2.01.01. "Строительная климатология и геофизика".

13. Строительные нормы и правила. СНиП 41.01-2003 "Отопление, вентиляция и кондиционирование".

14.Титов И.К. Основы безопасности жизнедеятельности. - М., 1996

15. http://truddoc.narod.ru

Приложение

Таблица 1

Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха выше допустимых величин

Таблица 2

Время пребывания на рабочих местах при температуре воздуха ниже допустимых величин

Таблица 3

Требования к измерительным приборам