4.12. вимоги безпеки праці під час експлуатації систем вентиляції,  опалення і кондиціювання повітря

Методи регулювання параметрів повітряного середовища є невід'ємною частиною загальнодержавного підходу до керування  навколишнім середовищем відповідно до стандарту ДСТУ ІSO 14001-97 (Системи управління навколишнім середовищем . Київ, Держстандарт України).

Методи керування якістю повітряного середовища можуть бути класифіковані за рівнем значимості:

¨ глобальний —  «безвідходні» і передові технології, нові види палива й енергії, нові типи двигунів , міжнародне квотування викидів різних інгредієнтів, міжнародні угоди в галузі екологічного аудиту й ін.;

¨ регіональний — організаційно-планувальні (вибір території  і розташування промислових об'єктів); організаційно- економічні (ліцензування діяльності, регіональне квотування викидів, установлення плати за викиди, штрафні санкції, страхування екологічних ризиків, пільги); нормативно-правові (установлення гранично допустимих концентрацій забруднюючих речовин у повітряному середовищі, установлення гранично допустимих викидів на джерелах викидів, нормування технологічних викидів, вимоги по інвентаризації викидів); вибір технологій, палива, застосування ефективних методів очищення й уловлювання забруднюючих речовин;

¨ підприємства – зниження викидів у джерелі утворення (технологічні методи, вибір устаткування і рівень його обслуговування, автоматизація  технологічних процесів, придушення шкідливих речовин у зоні утворення, герметизація устаткування, уловлювання забрудненого повітря й ефективне очищення його, вентиляція, контроль якості повітряного середовища, відбір персоналу і контроль  стану його здоров'я);

¨ на робочому місці – герметизація (локалізація) робочого місця і створення в ній нормальних параметрів повітряного середовища , застосування засобів індивідуального захисту, організаційні методи роботи.

Успіх функціонування системи керування параметрами повітряного середовища, що діє на людину, залежить від ефективності всіх її ієрархічних і функціональних рівнів. Однак,  для сучасного підприємства найбільш розповсюдженим інженерним методом впливу на атмосферу є організація повітрообміну (вентиляція) у приміщеннях,  а також  локалізація джерел викидів з наступним видаленням забрудненого повітря і його очищенням (аспірація). 

Вентиляція

Задачею вентиляції є забезпечення чистоти повітря і заданих метеорологічних умов у виробничих приміщеннях. Вентиляцією називають організований і регульований повітрообмін, що забезпечує видалення з приміщення забрудненого повітря і подачу на його місце свіжого. За способом переміщення повітря розрізняють системи природної і механічної вентиляції. Якщо система механічної вентиляції призначена для подачі повітря, то вона називається припливною  (рис. 1, а), якщо ж вона призначена для видалення повітря – витяжною (рис. 1, б). Можлива організація повітрообміну з одночасною подачею і видаленням повітря – припливно-витяжна вентиляція (рис. 1, в).

В окремих випадках для скорочення експлуатаційних  витрат на нагрівання повітря застосовують системи вентиляції з частковою рециркуляцією  (до свіжого повітря підмішується повітря, вилучене із приміщення).

По місцю дії вентиляція буває загальнообмінною і місцевою. При загальнообмінній вентиляції  необхідні параметри повітря підтримуються у всьому об’ємі приміщення. Таку систему доцільно застосовувати, коли шкідливі речовини виділяються рівномірно по всьому приміщенню. Якщо робочі місця мають фіксоване розташування, то з економічних міркувань можна організувати оздоровлення повітряного середовища тільки в місцях перебування людей (наприклад, душировання робочих місць у гарячих цехах). Витрати на повітрообмін значно скорочуються, якщо уловлювати шкідливі речовини в місцях їхнього виділення, не допускаючи поширення по приміщенню. З цієї метою поруч із зоною утворення шкідливості встановлюють пристрої забору повітря (витяжки, панелі, що всмоктують, всмоктувачі).  Така вентиляція називається місцевою (рис. 2).

У виробничих приміщеннях, у яких можливо раптове надходження великої кількості шкідливих речовин, передбачається влаштування аварійної вентиляції.

При проектуванні вентиляції необхідно дотримувати ряду вимог:

1. Обсяг  припливу повітря Lп у приміщення повинний  відповідати обсягу витяжки Lв. Різниця між цими обсягами не повинна перевищувати  10-15\%. Можлива організація повітрообміну, коли обсяг припливного повітря більше обсягу повітря, що видаляється. При цьому в приміщенні створюється надлишковий тиск у порівнянні з атмосферним, що виключає інфільтрацію забруднюючих речовин у дане приміщення. Така організація вентиляції здійснюється у виробництвах, що пред'являють підвищені вимоги до чистоти повітряного середовища (наприклад, виробництво електронного устаткування). Для виключення витоків із приміщень з підвищеним рівнем забруднення обсяг повітря, що видаляється  з них, повинен перевищувати обсяг повітря, що надходить. У такому приміщенні створюється незначне зниження тиску в порівнянні з тиском у зовнішньому середовищі.

2. При організації повітрообміну необхідно свіже повітря подавати в ті частини приміщення, де концентрація шкідливих речовин мінімальна, а видаляти повітря необхідно з найбільш забруднених зон.  Якщо щільність шкідливих газів нижче щільності повітря, то видалення забрудненого повітря виконується з верхньої частини приміщення, при видаленні шкідливих речовин із щільністю більшою — з нижньої зони.

3. Система вентиляції не повинна створювати додаткових шкідливих і небезпечних факторів (переохолодження, перегрів, шум, вібрація, пожежовибухонебезпека).

4. Система вентиляції повинна бути надійною в експлуатації і економічною.

 Визначення необхідного повітрообміну при загальнообмінній вентиляції. Відповідно до санітарних норм усі виробничі і допоміжні приміщення повинні вентилюватися. Необхідний  повітрообмін (кількість повітря, що подається чи видаляється з приміщення) в одиницю часу (L, м3/год) може бути визначений  різними методами в залежності від конкретних умов.

 1. При нормальному мікрокліматі і відсутності шкідливих речовин повітрообмін може бути визначений по формулі:

L = n×L',                                                        (1)

де   n –  число працюючих;

L' – витрата повітря на одного працюючого, прийнята у залежності від об’єму приміщення,  що  приходиться на одного працюючого V', м3 (при  V' < 20 м3  L' = 30  м3/год; при V' =20...40 м3 L'= 20  м3/год; при  L' > 40 м3    і при наявності природної вентиляції повітрообмін не розраховують); при  відсутності природної вентиляції (герметичні кабіни)  L'  = 60   м3/год).

2. При видаленні шкідливих речовин з приміщення необхідний повітрообмін визначається, виходячи з їх розведення до допустимих концентрацій. Розрахунок  повітрообміну проводиться, виходячи з балансу утворюваних у приміщення  шкідливі речовини і речовин, що видаляються з нього, по формулі:

L = Gшр/(Свид – Спр),                                          (2)

де Gшр – маса шкідливих речовин, що виділяються у приміщенні за одиницю часу, мг/год;

Свид  і Спр – концентрація шкідливих речовин, у повітрі що видаляються, і у припливному повітрі (Свид £ Сгдк , Спр £ 0,3Сгдк).

3. При боротьбі з надлишковим теплом повітрообмін визначається з умов асиміляції тепла і обсяг припливного повітря визначається по формулі:

L = Qнад  /(rпр × cп ×(tвид – tпр));                                      (3)

де  Qнад — надлишкові тепловиділення, ккал/год, (Qнад = Qсум – Qвид, де Qсум  — сумарне надходження  тепла,  Qвид – кількість тепла, що видаляється за рахунок тепловтрат);

rпр  —    густина припливного повітря, кг/м3 ;

cп — теплоємність повітря, ккал/(кг×град), (теплоємність сухого повітря 0,24 ккал/(кг×град);

tвид і tпр — температура повітря, що видаляється, і припливного повітря,  оC.

4. Для орієнтованого визначення повітрообміну (L, м3/год) застосовується розрахунок по кратності повітрообміну. Кратність повітрообміну (К) показує, скількох разів за годину міняється повітря у всьому об’ємі приміщення (V, м3):  

L=К×V ,                                                      (4) 

де К — коефіцієнт кратності повітрообміну (К=1...10).

Механічна вентиляція

Вентиляція, за допомогою якої повітря подається в приміщення чи  видаляється з них з використанням механічних побудників руху повітря, називається механічною вентиляцією.

У системах механічної вентиляції рух повітря здійснюється в основному вентиляторами — повітродувними машинами (осьового чи відцентрового типу) і, в деяких випадках, ежекторами. Осьовий вентилятор являє собою розташоване в циліндричному кожусі лопаткове колесо, при обертанні якого повітря, що надходить у вентилятор, під дією лопаток переміщається в осьовому напрямку. До переваг осьових вентиляторів відноситься простота конструкції, велика продуктивність, можливість економічного регулювання продуктивності, можливість реверсування потоку повітря. До їх недоліків відноситься мала величина тиску (30-300 Па) і підвищений шум. Відцентровий вентилятор складається зі спірального корпуса з розміщеним усередині лопатковим колесом, при обертанні якого повітря, що припливає через вхідний отвір, попадає в канали між лопатками колеса і під дією відцентрової сили переміщається по цих каналах, збирається корпусом і викидається через випускний отвір. Тиск  вентиляторів такого типу може досягати більш 10000 Па. У залежності від складу переміщуваного повітря вентилятори можуть виготовлятися з різних матеріалів  і різної конструкції (звичайного, пилового, антикорозійного, вибухобезпечного виконання). При підборі вентиляторів потрібно знати необхідну продуктивність, створюваний тиск і, в окремих випадках, конструкт­тивне виконання. Повний тиск, що розвиває вентилятор, витрачається на подолання опорів на всмоктувальному і нагнітальному повітроводі при переміщенні повітря.

Установка вентиляційної системи (припливна, витяжна, припливно-витяжна) складається з повітрозабірних і пристроїв для викиду повітря (розташованих зовні будинку), пристроїв для очищення повітря від пилу і газів, калориферів для підігріву повітря в холодний період, повітроводів, вентилятора, пристроїв подачі і видалення повітря в приміщенні, дроселів і засувок. Розрахунок вентиляційної мережі полягає у визначенні втрат тиску при рухові повітря, що складаються з втрат на тертя повітря за рахунок шорсткості повітроводу) і в місцевих опорах  (повороти, зміни площ, перетини, фільтри, калорифери й ін.). Повні втрати тиску (Па) визначають підсумовуванням втрат тиску на окремих розрахункових ділянках.

Порядок розрахунку вентиляційної мережі такий:

Вибирають конфігурацію мережі в залежності від розміщення приміщень, установок, робочих місць, що повинна обслуговувати вентиляційна система.

 Знаючи необхідну витрату повітря на окремих ділянках повітроводів, визначають площі їхніх поперечних перерізів, виходячи з допустимих швидкостей руху повітря (у звичайних вентиляційних системах швидкість приймають 6-12 м/с, а в аспіраційних установках для запобігання засмічення   — 10-25 м/с).

За формулою розраховують опір мережі, причому за розрахункову звичайно приймають найбільш протяжну магістраль.

По каталогах вибирають вентилятор і електродвигун.

Якщо опір мережі виявилося занадто великим, розміри повітроводів збільшують  і роблять перерахунок мережі.

На підставі даних про необхідну продуктивність і тиск  роблять вибір вентилятора за його аеродинамічною характеристикою, що  графічно виражає зв'язок між тиском, продуктивністю і к. к. д. при визначених  швидкостях  обертання.  При виборі вентилятора враховують, що його продуктивність пропорційна швидкості обертання робочого колеса, повний тиск – квадрату швидкості обертання, а споживана потужність — кубу швидкості обертання. Установочна потужність електродвигуна (N, кВт) для вентилятора розраховується за діючою методикаю.

Кондиціонування повітря

Кондиціонування повітря – це створення автоматичного  підтримування  в приміщенні, незалежно від зовнішніх умов (постійних  чи таких, що змінюються), по визначеній програмі температури, вологості, чистоти і швидкості руху повітря. У відповідності з вимогами для конкретних приміщень повітря нагрівають або охолоджують, зволожують або висушують, очищають від забруднюючих речовин  або піддають дезінфекції, дезодорації, озонуванню. Системи кондиціонування повітря повинні забезпечувати нормовані метеорологічні  параметри та чистоту повітря в приміщенні при розрахункових параметрах зовнішнього повітря для теплого і холодного періодів року згідно ДСН 3.3.6.042-99 (Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень) та ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ (Воздух рабочей зоны).   

Кондиціонування повітря здійснюється комплексом технічних засобів – системою кондиціонування повітря (СКП). В склад СКП входять: прилади приготування, переміщення та розподілу повітря, засоби автоматики, дистанційного керування та контролю. Технічні засоби СКП повністю або частково агрегатуються в апараті – кондиціонері. 

Установки для кондиціонування повітря можуть бути центральними (рис. 3), які обслуговують декілька приміщень або будинок, і місцевими, які обслуговують невеликі приміщення. Також існують розробки кондиціонерів, які розташовуються на окремих робочих місцях.

Центральні кондиціонери збираються з типових секцій в залежності від потреб в обробці повітря та продуктивності.  Продуктивність центральних кондиціонерів досягає 250000 м3/год і  більше. Конструкція центрального кондиціонера передбачає приготування і обробку зовнішнього повітря та частини рециркуляційного  повітря  в окремих приміщеннях та роздачу повітря по повітроводам в приміщення, що обслуговуються. Для охолодження повітря застосовується розпилена холодна вода та компресорні холодильні пристрої, а для підігріву —  різноманітні  калорифери.       

Місцеві системи кондиціонування поділяються на автономні і неавтономні. Автономні кондиціонери можуть мати все устаткування для оброблення повітря і потребують тільки підключення до електромережі або також до водопостачання і каналізації. Неавтономні кондиціонери підключаються, окрім того, до систем подачі тепла та холоду. Останнім часом поширюється розповсюдження місцевих кондиціонерів типа “спліт”-системи. Кондиціонер типу “спліт”-система має два блока, один розташовується усередині приміщення, другій зовні на стіні будівлі. У першому блоці розташовані  компресор, вентилятор,  випаровувач  (радіатор), у зовнішній частині  розтало­вується конденсатор (радіатор) та вентилятор. Компресор, випаровувач та конденсатор з’єднані мідними трубами,  в яких циркулює фреон.  Робота кондиціонера здійснюється так: на вхід компресора подається газоподібний фреон під малим тиском 3.5 атмосфери. Компресор стискає фреон до 10…15 атмосфер, при цьому фреон нагрівається і поступає в конденсатор, що розташований у зовнішній частині. При інтенсивному обдуві конденсатора зовнішнім вентилятором фреон охолоджується  та переходить в летку фазу. Далі з конденсатора леткий фреон прямує через знижуючий тиск клапан  до випаровувача, де випаровується з поглинанням тепла. Температура поверхні випаровувача знижується, що охолоджує повітря, яке  прямує через випаровувач за допомогою внутрішнього вентилятора до приміщення. Далі цикл повторюється. Таким чином, ця система тільки охолоджує внутрішнє повітря без подачі свіжого повітря.   Існують “спліт”-кондиціонери, які спроможні не тільки охолоджувати, а й нагрівати повітря приміщень (реверсивні типи).

Вибір  “спліт”-кондиціонера здійснюють за потужністю (охолодження) з урахуванням усіх теплоприпливів — зовнішнього, від обладнання та робітників. Орієнтовно, розрахунок потрібної потужності (Qк )  “спліт” — кондиціонера можна зробити по формулі:

Qк = Qз + Qо + Qр ,                             (5)

де  Qз – зовнішній приплив тепла; орієнтовно  Qз = q×V,  де  q — коефіцієнт (30…40 Вт/м3 );  для вікон південної орієнтації — q = 40 Вт/м3 , для північної — q = 30 Вт/м3, середнє значення   q = 35 Вт/м3 ;

V — об’єм приміщення, м3.     

 Qо — виділення тепла від обладнання, кВт (орієнтовно для персонального комп’ютера та   копіювального пристрою  Qо = 0,3 кВт, для інших електричних приладів Qо =0,3×Р,

де Р —   паспортна  потужність, кВт;   

   Qр — виділення тепла від робітників (при спокійній роботі  Qр= 0,1 кВт).

Далі   вибирають ближчу за потужністю марку кондиціонера або розраховують кількість заданих по потужності кондиціонерів.     

¨ ¨ ¨ ¨ ¨