ВЕНТИЛЯЦИЯ
Назначением вентиляции является обеспечение соответствия качественного состава воздуха при определенной температуре требованиям:
1) санитарных норм, регламентирующих содержание в воздухе кислорода, углекислого газа, пыли, различных паров, запахов и ядовитых веществ, а также температуру воздуха в помещениях;
2) противопожарных норм, определяющих предельно допустимое содержание в воздухе помещений горючих и взрывоопасных газов и пыли.
Для удовлетворения этих требований надо удалять из производственных, общественных и жилых помещений загрязненный воздух, потерявший свой нормальный состав, и вводить вместо него свежий, незагрязненный воздух из атмосферы. Интенсивность воздушного обмена зависит от интенсивности процесса загрязнения воздуха в помещении. Кратность воздухообмена колеблется в очень широких пределах — от однократного до десятикратного обмена воздуха в час, а в таких цехах, как гальванический, шлифовки и окраски древесины, достигает даже сорокапяти-кратного обмена в час.
Температура поступающего свежего воздуха зависит от необходимой температуры внутри помещения, а также от процессов, протекающих в помещении. Зимой, когда в помещениях имеются значительные тепловыделения, свежий воздух подводится с пониженной температурой по отношению к температуре, необходимой для данного помещения. Если вентиляция должна возместить теплопотери помещения, то температура подводимого свежего воздуха должна быть выше, чем температура воздуха помещения. Весной поступающий в помещения воздух подогревают до того уровня, пока среднесуточная температура наружного воздуха не сравняется с температурой, поддерживаемой в помещениях. Летом температуру наружного воздуха, поступающего в вентилируемые помещения (при отсутствии кондиционирования), не меняют. Тепло, служащее для нагрева наружного воздуха до температуры помещения, называют теплом, расходуемым на вентиляцию.
Существуют следующие три вида вентиляции:
1. Естественная вентиляция, происходящая благодаря обмену воздуха через окна, двери, вентиляционные отверстия, аэрационные проемы, дефлекторы, печи и неплотности в наружных ограждениях здания. Обмен воздуха совершается постоянно путем фильтрации и периодически при открывании окон, дверей и т. п. Интенсивность естественной вентиляции может достичь трехкратного обмена воздуха в час. Однако естественный обмен воздуха происходит неравномерно в разных частях помещения. Например, весьма слаба вентиляция пространства, расположенного над окнами помещения. При естественной вентиляции свежий воздух из атмосферы неорганизованно смешивается с загрязненным воздухом помещения. В результате смешения чистого, а зимой и холодного воздуха с загрязненным теплым воздухом воздушная среда помещения приобретает другой, состав и температуру. В итоге выводимый из помещений воздух при естественной вентиляции является нагретой смесью загрязненного и чистого воздуха. Уход части нагретого чистого воздуха из помещений и связанная с этим потеря тепла является одним из недостатков естественной вентиляции.
Приточный воздух нагревает или охлаждает воздух помещения. Поскольку при естественной вентиляции не применяются устройства для подогрева приточного воздуха, то в отопительный период подогрев осуществляется за счет тепла системы отопления.
Количество тепла, необходимое для подогрева массы воздуха в 1 кг на один градус Цельсия (или Кельвина) при давлении воздуха рв=0,1013 МПа (760 мм рт. ст.) и средней влажности воздуха ф=30-70%, составит приблизительно q—1,006 кДж/ (°С • кг) [0,24 ккал / (°С • кг) ].
2. Принудительная вентиляция значительно более эффективна, чем естественная. Она практически разрешает обеспечить любую нужную интенсивность воздухообмена. В принудительной вентиляции можно избежать нежелательного и неэкономичного смешивания свежего наружного воздуха с загрязненным воздухом помещения и получить равномерное вентилирование всех частей помещения.
Загрязненный воздух удаляется из помещения специальными вытяжными вентиляционными системами и заменяется свежим воздухом, подаваемым приточной вентиляционной системой (рис. 1-11).
Точки притока свежего воздуха размещают с таким расчетом, чтобы образовалось наилучшее вентилирование помещения. Если в помещении выделяется много пцли (например, на льнозаводах при обработке льна) или вредного газа, которые тяжелее воздуха, то точки притока располагают под потолком, а точки вытяжки загрязненного воздуха — у пола, чтобы не разрешить таким образом пыли и тяжелым газам подниматься. Если выделяющиеся в помещении вредные горючие или взрывоопасные газы легче воздуха, то точки отсоса устраивают под потолком, а точки притока свежего воздуха в нижней части или в рабочей зоне помещения. Если вредные вещества выделяются в нескольких определенных точках помещения, то для предупреждения их распространения по всему помещению устраиваются местные вытяжные устройства (отсосы).
Количество приточного и отсасываемого воздуха необходимо регулировать так, чтобы в помещении образовался небольшой вакуум или подпор воздуха. Вакуум необходим для помещений, в которых выделяются запахи, горючие, взрывоопасные и ядовитые вещества, а также пыль (например, кухни, химические цехи, театральные сцены). Подпор воздуха нужен в помещениях, где недопустимо появление запахов, пыли, горючих, взрывоопасных и ядовитых веществ (например, столовые, зрительные залы, рабочие помещения, расположенные рядом с помещениями, выделяющими вредные вещества).
В комбинированной вентиляции объединено действие принудительной и естественной вентиляции. В чистом виде принудительная вентиляция применяется весьма редко и возможна лишь в герметически закрытых помещениях (например, в убежищах). Во всех случаях действия принудительной вентиляции в негерметизированных помещениях по существу возникает комбинированная вентиляция.
Независимо от вида вентиляции холодный приточный воздух, поступающий в помещения, поглощает тепло, поэтому в отопительный период требует нагрева. На рис. 1-12 показано устройство для подогрева воздуха в приточной системе принудительной вентиляции посредством калориферов. Для достижения наилучшей отдачи тепла и более глубокого охлаждения теплоносителя такие калориферы следует4 всегда подключать последовательно, хотя при этом несколько возрастают потери давления приточного воздуха. Экономическое значение этого обстоятельства, однако, невелико по сравнению с преимуществами более эффективного использования тепла теплоносителя.
В принудительной вентиляционной установке следует автоматизировать:
1) количество подаваемого в калориферы теплоносителя в зависимости от температуры подогретого воздуха, подаваемого в вентилируемое помещение;
2) открытие запорного вентиля подающего трубопровода тепловых сетей, расположенного перед калорифером до включения (с разницей во времени на 3—4 мин) приточного вентилятора, и открытия дроссельного клапана наружного воздуха;
3) при рециркуляции воздуха: открытие дроссельного клапана рециркуляционного воздуха в зависимости от температуры воздушной смеси в вентиляционной камере;
4)при пользовании фильтрами весьма желательна их регулируемая механическая очистка.
В некоторых случаях для экономии тепла в вентиляционной системе применяется рециркуляция воздуха— процесс, в котором в приточной вентиляционной камере к свежему наружному воздуху, идущему в помещение, подмешивается загрязненный воздух, отбираемый из помещения.
Рециркуляция воздуха применяется только в течение отопительного периода, охватывая весь этот период или его наиболее холодную часть. При рециркуляции Воздуха ухудшается качество вентиляции, что допускается только в тех случаях, когда воздух вентилируемых помещений загрязнен в основном такими примесями, от которых он может быть очищен фильтрами, устанавливаемыми в вентиляционных камерах. Если в воздухе вентилируемых помещений присутствуют вредные, горючие или взрывоопасные вещества, применение рециркуляции исключается.
В качестве теплоносителя для нагрева приточного воздуха могут быть использованы:
1) горячая вода;
2) водяной пар;
3) электроэнергия.
В подавляющем, большинстве случаев использование электроэнергии для нагрева воздуха оказывается неэкономичным. В современных условиях наилучшим теплоносителем для нагрева воздуха, используемого в приточных системах, признана горячая вода с расчетными температурами 150—70°С. Этот теплоноситель наиболее экономичен и обеспечивает возможность хорошего регулирования и автоматизации вентиляционных систем.
Применение в вентиляции водяного пара менее экономично, а система регулируется значительно хуже. Однако размеры используемых калориферов и диаметры паро- и конденсатопроводов получаются несколько меньше, чем при использовании горячей воды тех же параметров.
В связи с интенсификацией технологических производственных процессов, развитием химической промышленности, ростом численности населения и его потребностей значение вентиляции в области теплоснабжения будет постоянно возрастать.
Шираке 3. Э. Теплоснабжение: пер. с латыш. — М.: Энергия, 1979.
