Материал: Студент и наука. Драпалюк Н.А., Хахулина Н.Б

________________________________________________________Выпуск № 4 (15), 2020

Рис. 2. Схема аэрации производственного здания

1 и 2 – нижние и верхние окна на противоположных продольных стенах здания с открывающимися фрамугами; 3 – окна; 4 – световентиляционные фонари; 5 – удаление

«теплого» воздуха; 6 – приток свежего наружного воздуха При организованном общеобменном воздухообмене удаление воздуха осуществляется

через незадуваемые фонари и через шахты снабженные дефлекторами.

При значительных теплоизбытках и избытках вредных паров резонно регулировать степень открытия проёмов приточно-вытяжной системы аэрации. В пространстве кровли размещают аэрационные световые устройства, а в отверстия – фрамуги, которые имеют свой механизм открытия и закрытия.

В теплое время года применение аэрации возможно, если в связи с технологией производства не требуется обработка поступающего воздушного потока (очистка, осушка и т.д.). Также существуют указания по высоте для улучшения воздухопотока и процесса разбавления вредностей: поток воздуха в этот период надлежит подавать на высоте 1,8 м от пола цеха.

Когда проектом предусматривается круглогодичная аэрация, еще одной целью является необходимость уберечь здоровье работников в зимний период года от респираторных заболеваний, предотвращая попадание холодного воздуха. Известно, что в зимний период открываться должны проёмы для подачи воздуха на уровне, как минимум, 4 м от уровня пола. В холодное время года обращают внимание не наличие достаточного количества теплоизбытков в помещении для нагрева поступающего потока воздуха, если их недостаточно, то при воздействии низких температур рекомендуется совмещение аэрации с механической системой вентиляции, то есть часть поступающего воздуха подогревать до 10

– 12°С с помощью вентилятора.

Исполнить вышеприведенные требования можно только при расположении двух рядов фрамуг.

Если помещение небольшой высоты, то воздух можно не подогревать и подавать на уровне ниже 4 м только при условии того, что холодный воздух не окажет воздействия на находящихся в помещении людей. Для этого можно использовать, допустим, козырьки, направляющие воздушный поток вверх [6, 7].

С целью защиты от ветра аэрационных фонарей устанавливаются специальные ветроотбойные щиты, а сами фонари конструктивно выполняют незадуваемыми.

Для правильной и рациональной организации воздухообмена створки окон и фонарей снабжают специальными устройствами регулирования.

По типу конструкции аэрация бывает канальной и бесканальной. В зависимости от геометрических параметров помещения и объемом возможных пыле- и газо-выделениий осмысленно осуществляется выбор между ними.

26

________________________________________________________Выпуск № 4 (15), 2020

Для больших по размерам помещений, а также сооружений со значительным тепловыделением применяется система из специально устроенных приточных и вытяжных проемов с регулируемой степенью открытия, что и является бесканальной вентиляцией. Проемами оборудуются стены, а в кровле устанавливаются аэрационные фонари. Во всех проемах монтируются фрамуги, которые можно открывать и закрывать с помощью механического привода с пола помещения.

Канальная аэрация подходит для малогабаритных помещений и многоэтажных домов. Воздух, наполненный различными вредностями, уходит в вентиляционные шахты, размещенные в стенах. На крыше здания монтируются дефлекторы в местах выхода каналов. Так с помощью них создается воздушная тяга при обдуве ветром и поэтому осуществляется аэрация воздуха в необходимом нам пространстве.

Выбор системы вентиляции подразумевает то, что вентиляция должна быть работоспособной, энергоэффективной, простой в эксплуатации, надежной и, что немало важно, иметь относительно недорогую стоимость. Иногда именно последний критерий становится основополагающим решением в пользу выбора системы аэрации при условии обеспечения требований к воздуху рабочей зоны в цеху.

Объект исследования.

В качестве объекта исследований был выбран строящийся термического цеха, расположенного в г. Чита. Температура наружного воздуха: ТПГ tн= 24 оС, ХПГ tн= -38 оС. Здание одноэтажное.

Параметры внутреннего, приточного и удаляемого воздуха принимаются по рекомендациям [2] и сведены в таблицу.

Параметры воздушной среды

Рис. 3. Зависимость избыточного давления от высоты здания

Вытяжная вентиляция представлена естественной системой аэрации через аэрационный фонарь, а приточная – естественной в нижнюю зону помещения для локализации теплоизбытков и воздушными душами у постоянных рабочих мест, расположенных около оборудования.

27

________________________________________________________Выпуск № 4 (15), 2020

В выбранном цеху существуют следующие размеры проёмов:

1.Fвыт 81 м2 – площадь светоаэрационного фонаря.

2.Fпр 60 м2 – площадь функционирующих в требуемый период приточных оконных

проемов.

Пролет горячего отделения оборудован светоаэрационным фонарем незадуваемой конструкции. Отметка середины проема + 13,2 м. Среднестатистическая высота цеха на отметке +11,2 м.

Расчет вентиляции, в том числе аэрации, основан на обеспечении баланса воздухообмена: массовое количество воздуха, входящего в здание за единицу времени, равно массовому количеству воздуха, выходящего из здания:

где Gух и Gпр – воздухообмены для уходящего и приточного воздуха соответственно. Количество расхода воздуха через аэрационные проемы рассчитывается по формуле:

помещения для вытяжных), кг/м3.

С учётом того, что избыточное давление на оси аэрационного проема на отметке +2,6 м составляет 3,34 Па, то максимальный расход воздуха через аэрационный проем в теплый период года по формуле (2):

GТПГ 3600 0, 45 60 2 9,81 3,34 0,37 1,19 0,5 904640 м3 /ч

В холодный период года створки светоаэрационного фонаря в горячем отделении открывают лишь для обеспечения воздухообмена, рассчитанного из условия удаления вредных газов.

Основной вредностью в цехе является оксид углерода, выделяющийся в результате сжигания природного газа.

Количество природного газа, необходимого для сжигания топлива:

Для расхода Gг 2642 кг количество вредных выделений равно Mвред CO 18494 г cу1 , cп1 – концентрации вредных веществ в удаляемом и приточном воздухе, г/м3,

cу1 CO 0,524 г/м3 , cп1 CO 0 г/м3 ;

у1 , п1 – плотность удаляемого и приточного воздуха, кг/м3.

28

________________________________________________________Выпуск № 4 (15), 2020

Таким образом, с учетом того, что воздух поступает с двух сторон, то расход с каждой

a – коэффициент, учитывающий высоту расположения приточных проемов от пола; его значения в зависимости от расстояния до оси проема;

Qизб – избыточные тепловыделения в помещении, Вт; t рз – температура в рабочей зоне, ;

tп –расчетная температура приточного воздуха, ; Qогр – потери тепла наружными ограждениями, Вт.

Учитывая, что в помещении присутствуют значительные избытки теплоты, то расчёт вентиляции ведется с учётом максимально неблагоприятных условий – в теплый период года с учётом полной загруженности оборудования:

Таким образом, имеющегося притока воздуха недостаточно. В таком случае обеспечить дополнительный приток воздуха можно посредством применения системы воздушного душирования. Это одновременно позволит не только обеспечить требуемый приток воздуха, но и создать локальные благоприятные условия рабочих мест, находящихся около оборудования с интенсивным тепловым излучением.

Цель применения воздушных душей заключается в поддержании санитарногигиенических условий воздушной среды, отличных от преобладающих в цеху на месте постоянного пребывания рабочих.

Так как работа производится в обстановке ощутимого теплового излучения, для того чтобы поддерживать требуемую температуру и влажность воздуха и не допускать нарушение терморегуляции находящихся в цеху людей, воздушные души должны дополнять систему аэрации современных цехов. Это обуславливается тем, что естественный приток, обусловливаемый при аэрации расположением приточных отверстий, не может в достаточной степени обслужить рабочие места.

Комбинирование систем аэрации и воздушного душирования имеет особое значение и в силу того, что при естественном вентилировании воздух вводится в пространство цеха без температурной обработки, а подогрев и охлаждение для воздушных душей могут быть осуществлены с небольшими затратами.

Рассмотрим, какое же количество воздуха может быть подано душирующими патрубками. Расчёт ведём для теплого периода года.

Обработка подаваемого воздуха в теплый период наружный воздух заключается в охлаждении в форсуночной камере.

На I-d – диаграмме находим точку, соответствующую параметрам наружного воздуха в теплый период года и определяем температуру на выходе из форсуночной камеры tохл 17,8 .

29

________________________________________________________Выпуск № 4 (15), 2020

Температуру на выходе из насадка tо , , принимаем с условием нагрева воздуха в вентиляторе.

tо tохл 1,5 17,8 1,5 19,3

Находим параметр по отношению разности температур воздуха на рабочем месте pt , по которому определяется тип охлаждения по следующей формуле:

принимаемый для универсального душирующего воздухораспределителя типа УДВ равным

4,9.

По полученной площади принимаем душирующие патрубки УДВ с площадью выходного сечения патрубка F 0,81 м2 .

Скорость истечения из душирующего патрубка определяется по формуле:

патрубков общий расход воздуха для 17 штук L 99144 м3 / ч .

В промышленных цехах, спроектированных с учетом аэрации, расход воздуха для воздушных душей составляет незначительный, но немаловажный с санитарно-гигиенической стороны, процент от естественного воздухообмена, что и видно на графике, приведенном ниже.

30