Оздоровлення повітряного середовища

ОЗДОРОВЛЕННЯ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА

Зміст

1. Причини забруднення і характер дії повітряного середовища на організм людини

2. Нормування вмісту шкідливих речовин в повітрі

3. Мікроклімат (метеорологічні умови) у виробничих приміщеннях

4. Заходи щодо оздоровлення повітряного середовища і поліпшення умов праці

5. Класифікація систем вентиляції

6. Принцип улаштування і розрахунок природної вентиляції

7. Принцип улаштування і розрахунок механічної вентиляції

8. Система опалювання, методика розрахунку

1. Причини забруднення і характер дії повітряного середовища на організм людини

Зростання промисловості і сільськогосподарського виробництва, енергетичних потужностей, широка хімізація, збільшення кількості автотранспорту, зростання міст сприяють швидкому збільшенню забруднення атмосферного повітря, водоймищ, ґрунтів, яке є загрозою для здоров'я, а в деяких ситуаціях, які повторюються все частіше, для життя населення.

Проблема боротьби із забрудненням атмосферного повітря в економічно розвинених країнах в даний час є дуже актуальною.

Найбільша кількість викидів припадає на промислово розвинені країни. Так, в США об'єм шкідливих викидів в атмосферу становить понад 20% світового надходження.

До відома:

У місті Сумах атмосферні викиди складають близько 60 тис. тонн в рік, з них до 50% становлять викиди автотранспорту.

Помітна тенденція, що чим вищий рівень економічного розвитку країни, тим гостріша ця проблема. Проте такий розподіл умовний. Домішки індустріального походження, що викидаються в атмосферу, швидко поширюються повітряними потоками і дифузією атмосфери на великі відстані, минаючи національні кордони та надаючи проблемі захисту атмосферного повітря глобального характеру, (так зване транскордонне перенесення кислотних дощів). Актуальність проблеми підтверджується ще і тим, що вагова кількість повітря, яке потрібне людині, становить близько 20 кг/добу. Це набагато більше, ніж вага споживаної води (близько 2 кг/добу) і їжі (менше 1 кг/добу). Крім того, забруднення повітряного басейну нерідко є первинним процесом, за яким, як результат осідання забруднюючих речовин на поверхні землі, відбувається забруднення водоймищ і харчових продуктів.

Атмосферне повітря у своєму складі містить (за об'ємом): азоту 78%, кисню 21%, інертних газів близько 1%, вуглекислого газу 0,03%. Повітря такого складу найбільш сприятливе для дихання.

Разом з хімічним складом важливо також, щоб повітря мало певний іонний склад. Встановлено, що на життєдіяльність людського організму життєдайно впливають легкі негативні іони кисню повітря. Вперше на цю обставину звернули увагу при експлуатації московського метрополітену. Тут підготовка повітря ці іони нейтралізувала. Це призводило до погіршення здоров'я працівників під землею: головний біль, відчуття безпричинної тривоги, швидкої втоми і т.д.

Повітря робочої зони рідко має наведений вище хімічний склад. Багато технологічних процесів супроводжуються виділенням в повітря виробничими приміщеннями шкідливих речовин - парів, газів, твердих і рідких частинок.

Пари і гази утворюють з повітрям суміші.

Забруднення повітряного середовища пилом, газом, аерозолем у виробничих умовах відбувається з багатьох причин. Основними з них є:

1. Недосконалість технологічного процесу (наприклад, виробництво цементу мокрим і сухим способом).

2. Переривчастість технологічних процесів (перевантаження, пересипання).

3. Недостатня герметичність устаткування.

4. Рух транспорту (так зване вторинне забруднення).

Наслідки забруднення

Забруднення повітряного середовища пилом, окрім несприятливого впливу на організм людини, може бути причиною:

1) вибуху (вугільний, торф'яний, алюмінієвий);

2) втрати сировини та готового продукту;

3) псування продукції (при виготовленні точних приладів, лакофарбових покриттів).

Окремі технологічні процеси, наприклад, в машинобудуванні (травлення чорних металів кислотами, цинкування, процеси знежирення і нанесення лакофарбових покриттів), хімічній промисловості супроводжуються, окрім викиду пилу, виділенням у повітря шкідливих парів і газів.

Отруйні речовини проникають в організм людини через дихальні шляхи, травний тракт і шкіру. Вони можуть порушити нормальну життєдіяльність організму і призвести до стійких або патологічних змін.

Отруєння, що виникають на виробництві, називаються професійними.

Вони можуть бути гострими (раптово у великих дозах), і тоді їх відносять до нещасних випадків, або хронічними (малі дози тривалий час), і тоді їх відносять до категорії профзахворювань.

Небезпека дії на організм людини отруйних речовин визначається такими чинниками:

хімічний склад речовини;

ступінь подрібнення (дисперсність);

розчинність в біологічних середовищах (приклад з ДДТ);

концентрація (зміїна отрута);

час дії.

За ступенем дії на організм людини шкідливі речовини підрозділяються на 4 класи небезпеки:

Речовини надзвичайно небезпечні (ртуть металева, свинець, гексахлоран, жовтий фосфор).

Речовини високо небезпечні (хлорофос, сірковуглець, сурма).

Речовини помірно небезпечні (тютюн, спирт метиловий).

Речовини мало небезпечної дії (спирт етиловий, уайт-спірит).

За фізіологічною дією отруйні речовини можуть бути розділені на чотири основні групи:

а) подразнюючі - діють на поверхневі тканини дихального тракту і слизові оболонки (хлор, сірчистий газ, аміак, акролеїн);

б) задушливі - діють як речовини, що порушують процес засвоєння кисню тканинами (окисел вуглецю, сірководень);

в) наркотичні - діють як наркотики (азот під тиском, дихлоретан, чотирихлористий вуглець);

г) соматичні отрути - викликають порушення діяльності всього організму або його окремих органів і систем (свинець, ртуть, бензол, миш'як).

Ступінь подрібнення діє так, що чим вища дисперсність, тим швидше і глибше проникають отрути в організм (найнебезпечніші паро- і газоподібні речовини).

Розчинність підсилює ураження.

Концентрація і час дії - це вирішальні чинники. Для багатьох речовин встановлена залежність між концентрацією, часом дії і характером дії (наприклад, сильно діє окисел вуглецю при дотриманні рівності: добуток часу дії в годинах на концентрацію в міліграмах на 1 м3 дорівнює 1700).

Неотруйні виробничі пари, гази і пил в основному подрадразнюють організм і, проникаючи всередину організму через органи дихання, можуть викликати хронічні захворювання легень і дихальних шляхів (сюди відносять пил різного походження).

До подразливого пилу відносять:

- мінеральний (азбестовий, кварцовий, вугільний, наждачний та ін.);

- металевий (залізний, чавунний, цинковий та ін.);

- деревний.

Подразливий (неотруйний) пил подразнює слизові оболонки дихальних шляхів, шкіру, очі і практично не потрапляє в кровообіг внаслідок поганої розчинності в біологічних середовищах (крові, лімфі, інших рідинах). Проте тривала робота в умовах запорошеного повітря може призвести до хронічних захворювань легенів. Ці захворювання призводять до обмеження дихальної поверхні легенів і змін у всьому організмі людини.

Отруйний пил (свинець, ртуть, миш'як і т.д.), розчиняючись в біологічних середовищах, діє як введена в організм отрута і викликає його отруєння. Наприклад, при зварюванні утворюється пил, що містить марганець, хром, фтор. У ливарному виробництві у ряді випадків утворюється пил, що містить миш'як і берилій.

Характер дії на організм людини виробничого пилу залежить:

від його походження (органічний пил або неорганічний);

розміру частинок.

Великі частинки пилу (розміром більше 5-10 мкм) осідають на слизових оболонках носоглотки і можуть викликати подразнення їх, проте глибоко в легені не проникають.

Більш дрібні (0,05-5 мкм) проникають в легені і викликають "пневмоконіози".

2. Нормування вмісту шкідливих речовин в повітрі

ГОСТ 12.1.005-88 встановлює гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин в повітрі робочої зони виробничих приміщень.

Гранично допустимими концентраціями (ГДК) шкідливих речовин в повітрі робочої зони є такі концентрації, які при щоденній дії в межах 8 годин протягом всього робочого стажу не можуть викликати у працівників захворювань або відхилень в стані здоров'я, що визначаються сучасними методами дослідження, безпосередньо в процесі роботи або у майбутньому.

Розмірність, мг/м3, (іноді ГДК уточнюються).

Встановлення ГДК здійснюється у дослідах над тваринами. Коефіцієнт запасу береться від 2 до 100.

Декілька конкретних даних про ГДК шкідливих газів і пари в повітрі робочої зони виробничих приміщень наведено в таблиці 1.

Таблиця 1 - ГДК шкідливих газів і пари

Назва речовини	ГДК, мг/м3	Назва речовини	ГДК, мг/м3
Аміак	20	Окисел вуглецю	20
Ацетон	200	Ртуть металева	0, 01
Бензин паливний	100	Сірчана кислота	1
Дихлоретан	10	Тетраетил свинець	0,005

ГДК шкідливих речовин - початкова база при проектуванні нових машин і механізмів, технологічних ліній, промислових підприємств, при розрахунках вентиляції і т.п.

Інформація для любителів паління тютюну:

У димі 20 сигарет міститься 125 мг нікотину, 40 мг аміаку, до 1мг синильної кислоти, 0,5 мг чадного газу.

Крім того, при згорянні тютюну утворюється ще дьогтеподібна речовина, що містить канцерогени. Паління тютюну призводить до смерті мільйони людських життів: 19 із 20 померлих від раку легенів були завзятими курцями. Курець із стажем 25 років скорочує своє життя приблизно на 5 років.

Сигарети з фільтром шкідливіші. Прагнучи компенсувати поглинені фільтром частини речовини диму, курець глибше затягується. Окисел вуглецю, що залишився, довше міститься в легенях і встигає прореагувати з більшим числом молекул гемоглобіну.

Гранично допустимі концентрації неотруйного пилу також визначаються в мг/м3. Наприклад, ГДК:

1) пил вугільний - 10 мг/м3;

2) пил цементний - 6 мг/м3.

Потрібно мати на увазі, що наведені в ГОСТі 12.1.005-88 вимоги до вмісту шкідливих речовин розглядаються з точки зору дії їх на організм людини.

Для ряду виробництв, наприклад електровакуумного, зазначені норми недостатні. Тут забруднення повітряного середовища дуже впливає на якість виробів. Чим складніший прилад, тим більш суворої вакуумної дисципліни необхідно дотримуватися при його виготовленні. Тому, наприклад, в приміщеннях, в яких проводиться складання внутрішньої арматури приладів і їх герметизація, вміст пилу повинен бути мінімальним (не більше 5- 50 частинок на 1 л повітря).

Ці вимоги можуть бути виконані тільки спеціальною технологічною дисципліною, використанням спецодягу, обдувних душів перед входом у приміщення і т.п.

Повітря, що видаляється системами вентиляції і що містить пил, шкідливі речовини або з неприємним запахом , перед викидом в атмосферу повинне очищатися, щоб в атмосферному повітрі населених місць не було шкідливих речовин, що перевищують санітарні норми. В повітрі, що надходить всередину виробничих приміщень, концентрація шкідливих речовин не повинна перевищувати величини 0,3 ГДК для робочої зони цих приміщень.

3. Мікроклімат (метеорологічні умови) у виробничих приміщеннях

Метеорологічні умови або мікроклімат у виробничих умовах визначаються такими параметрами (ГОСТ 12.1.005-88):

Температурою повітря, С°, прилад для вимірювання - термометр.

Відносною вологістю, %, прилад для вимірювання - психрометр.

Швидкістю руху повітря на робочому місці, м/с, прилад для вимірювання - анемометр крильчастий або чашковий.

Інтенсивністю теплового випромінювання, Вт/м2, прилад для вимірювання - актинометр.

Необхідність врахування цих параметрів може бути простежена при розгляді теплового балансу між організмом людини і оточуючим її середовищем.

Величина тепловиділення організму залежить від ступеня фізичного навантаження в певних метеорологічних умовах і становить від 75 ккал/год (спокій) до 400 ккал/год (важка робота). Для того щоб фізіологічні процеси в організмі проходили нормально, тепло, що виділяється організмом, повинне відводитися в оточуюче людину середовище.

Віддача тепла організмом у навколишнє середовище відбувається такими шляхами (Qорг):

за допомогою теплопровідності через одяг - Qт = 3%;

за допомогою конвекції в результаті обмивання повітрям тіла людини - Qк = 30%;

за допомогою випромінювання на оточуючі поверхні - Qвип = 32%;

випаровування вологи з поверхні шкіри - Qвол = 30%;

на нагрів повітря, що вдихається - Qпов = 5%.

Таким чином, Qорг=Qт+Qк+Qвип+Qвол+Qпов.(1)

Кількість тепла, що виводиться з організму кожним з цих шляхів, залежить від величини того або іншого параметра мікроклімату.

Нормальне теплове самопочуття (комфорт), відповідне даному виду роботи, забезпечується при дотриманні теплового балансу, завдяки чому температура внутрішніх органів людини залишається постійною (близько 36.6°).

Здатність людського організму підтримувати постійною температуру тіла при зміні параметрів мікроклімату і при виконанні різних за тяжкістю робіт називається терморегуляцією.

Терморегуляція здійснюється такими трьома шляхами:

Терморегуляція біохімічним шляхом.

Терморегуляція за рахунок зміни інтенсивності кровообігу.

Терморегуляція за рахунок випаровування вологи з поверхні тіла.

Терморегуляція біохімічним шляхом заснована на інтенсифікації тих або інших біохімічних реакцій (наприклад, мимовільне скорочення м'язів - тремтіння тіла).

Терморегуляція за рахунок зміни інтенсивності кровообігу. Рух крові по кровоносних судинах можна собі уявити як рух теплоносія в теплообміннику.

В цілому для тіла кількість крові може змінюватися більш ніж в 30 разів, а для кінцівок пальців - 600 разів.

Терморегуляція за рахунок випаровування вологи з поверхні людини. При зовнішній t = +30 - +33 єС віддача тепла конвекцією і випромінюванням припиняється і відбувається віддача тепла шляхом випаровування поту з поверхні шкіри. Причому тим ефективніше, чим нижча відносна вологість повітря і вища швидкість руху повітря. При цьому організм втрачає і солі. З цієї причини в гарячих цехах робітникам дають підсолену газовану воду.

При зниженні t0 повітря реакція організму інша - судини звужуються і віддача тепла випромінюванням і конвекцією сповільнюється.

Вологість повітря також впливає на терморегуляцію організму, при високій вологості (ц = 85%) знижується випаровування поту, а при низькій (ц = 20%) - спостерігається пересихання слизових оболонок дихальних шляхів.

Рух повітря збільшує віддачу тепла і покращує стан організму, але в певних межах.

Мінімальна швидкість руху повітря, яка відчувається людиною, становить 0,2 м/с. Швидкість руху повітря впливає також на інтенсивність конвекції і віддачу тепла за рахунок потовиділення.

Швидкість руху повітря впливає і на розподіл шкідливих речовин у приміщенні, а також на перенесення пилу, що осів.

При дії високих температур можливий перегрів організму - тепловий удар. При різких коливаннях температури і сильному русі повітря виникають простудні захворювання.

Відповідно до ГОСТу 12.1.005-88 встановлюються оптимальні і допустимі метеорологічні умови для робочої зони приміщення в залежності від:

періоду року:

- холодний (з температурою зовнішнього повітря нижче +10о С);

- теплий (вище +10о С).

2) категорії робіт за тяжкістю.

Всі роботи за тяжкістю поділяються на три категорії:

категорія легких робіт (1а, 1б - витрати енергії до 150 ккал/год) - роботи, що виконуються сидячи, стоячи або пов'язані з ходьбою, але не вимагають систематичного фізичного навантаження або підняття і перенесення вантажів (точне машинобудування);

категорія робіт середньої тяжкості (2а, 2б витрати енергії більше 150 і до 250 ккал/год) - роботи, пов'язані з постійною ходьбою, перенесенням невеликих вантажів (до 10 кг), і ті, що виконуються стоячи (механоскладальні і зварювальні);

категорія важких робіт (3 - витрати енергії більше 250 ккал/год) - робота, пов'язана з постійними пересуваннями і перенесенням значної (більше 10 кг) ваги (ковальський, ливарний, термічний цехи).

Оптимальні умови повітряного середовища встановлені для нормально одягнених людей при тривалому перебуванні в приміщеннях (більше 3 годин). Норми встановлюються для робочої зони.

Робочою зоною або зоною обслуговування вважається простір заввишки до 2 м над рівнем підлоги або майданчика, на яких перебувають люди або є робочі місця.

Постійним робочим місцем вважається місце, на якому робітник перебуває більшу частину свого часу.

Наприклад:

1) для категорії робіт середньої тяжкості (2а);

2) для холодного періоду року (температура зовнішнього повітря нижче +10°С);

3) на постійних робочих місцях.

Оптимальні і допустимі параметри мікроклімату повинні бути такими:

Параметри	Оптимальні	Допустимі
Температура	18-200С	17-230С
Відносна вологість	40 - 60%	не більше 75%
Швидкість переміщення повітря	0,2 м/с	не більше 0,3 м/с

Інтенсивність теплового опромінювання робітників від нагрітих поверхонь технологічного устаткування не повинна перевищувати:

- 35 Вт/м2 - при опромінюванні більше 50% поверхні тіла людини;

- 70 Вт/м2 - більше 25% та не більше 75%;

- 100 Вт/м2 - при опромінюванні не більше 25% поверхні тіла.

4. Заходи щодо оздоровлення повітряного середовища і поліпшення умов праці

Необхідний стан повітряного середовища може бути забезпечений виконанням певних заходів, основними з яких є:

1 Механізація і автоматизація виробничих процесів, дистанційне керування ними. Цей захід має велике значення для захисту від дії шкідливих речовин, променистого тепла, особливо при виконанні важких робіт (впровадження автоматичного зварювання замість ручного).

2 Застосування технологічних процесів і устаткування, що виключає утворення шкідливих речовин або попадання їх в робочу зону:

а) забезпечення безперервності виробничих процесів;

б) заміна токсичних речовин нетоксичними;

в) перехід з твердого і рідкого палива на газоподібне (але останнім часом стала помітна зворотна тенденція, оскільки дуже зменшилися запаси нафти і газу);

г) застосування зволоження водою (мокрий помел) при транспортуванні і подрібненні пилоподібних матеріалів;

д) надійна герметизація устаткування.

3 Улаштування ефективно діючої вентиляції (наступна лекція).

Розглянемо один із спеціальних заходів захисту.

Захист від джерел теплових випромінювань. В результаті поглинання тілом людини спадної енергії (від печей, розжарених злитків) підвищується температура шкіри і тканин, розміщених глибше на ділянці, яка опромінюється. Під впливом опромінювання в організмі відбуваються біохімічні зрушення, настає порушення діяльності серцево-судинної і нервової системи, можуть виникнути захворювання очей (катаракта), оскільки випромінювання найбільш несприятливе для органів з поганим кровообігом (кришталик ока).

Променисте тепло нагріває оточуючі конструкції і підвищує температуру повітря.

Порядок розрахунку теплового опромінювання на робочому місці такий:

інтенсивність теплового опромінювання q, Вт/м2, визначається за формулами:

а) для ;(2)

б) для ,(3)

де r - відстань від джерела випромінювання до опромінюваного об'єкта, м;

S - площа випромінювальної поверхні, м2;

А - коефіцієнт, який враховує захисні функції спецодягу; А=85 для шкірного покриву людини і бавовняних тканин; А=110 для сукна.

Допустима величина інтенсивності випромінювання становить від 35 до 140 Вт/м2 (ГОСТ 12.1.005-88) - таке теплове випромінювання переноситься людиною необмежено довго.

Для порівняння:

приклади інтенсивності теплових випромінювань:

1) сонячний полудень - 700-800 Вт/м2;

2) заливка сталі у форми - 12000 Вт/м2;

засоби захисту:

теплоізоляція (повсть, мінеральна вата). Товщина теплоізоляції повинна бути такою, щоб температура зовні неї була не більше 45оС (СН 245-71);

екранування теплових випромінювань (кварцове скло, металева сітка, ланцюгові завіси, водяні завіси);

використання захисного одягу.

організація раціонального відпочинку.

Прилади для дослідження метеорологічних умов:

1. Температура повітря:

ртутні термометри (спиртові);

термографи (самописні прилади);

парні термометри - в цехах, де є теплове випромінювання. В одному термометрі резервуар з ртуттю зачорнений, в другому термометрі резервуар з ртуттю покритий шаром срібла. Перший - поглинає, другий - відбиває теплове випромінювання. Істинна температура визначається за формулою

tп= tс - к(tч - tс),

де tс - показання посрібленого термометра;

tч - показання почорненого термометра;

к - константа приладу (в паспорті).

2. Відносна вологість повітря:

психрометр стаціонарний (Августа);

психрометр аспіраційний (Асмана) (два термометри - сухий і вологий - у верхній частині вентилятор, що прокачує через прилад досліджуване повітря - більш точний);

гігрометри;

гігрографи.

3. Швидкість руху повітря:

крильчасті анемометри;

чашкові анемометри.

Робота з крильчастим анемометром - визначають напрям руху повітря і спрямовують його так, щоб вісь колеса крильчатки була розміщена паралельно потоку повітря. Через 0,5-1 хв. після одночасного включення анемометра і секундоміра їх включають і шляхом розподілу різниці показників анемометра до і після вимірів на час проведення виміру визначають число оборотів за секунду, потім за графіком перевірки анемометра визначають швидкість, м/с. Межі вимірювань 0,5-10 м/с.

У чашкових анемометрах замість крильчатки чотири півкулі.

Для виміру малих швидкостей (до 2 м/с) руху повітря можуть бути використані кататермометри, які є спиртовим термометром з циліндровим або кульовим резервуаром внизу, який переходить в капіляр з розширенням його у верхній частині. Застосування засновано на залежності швидкості охолоджування резервуару від швидкості руху повітря, яке обдуває резервуар.

Крім того, для визначення швидкості руху повітря використовують електроанемометри (Осипова і Рогозина).

4. Інтенсивність теплового випромінювання вимірюється актинометрами. Їх дія заснована на поглинанні променистої енергії і перетворенні її в тепло; кількість його реєструється різними способами. Зокрема, за допомогою термометрів опору.

Методи визначення наявності газів, пари, пилу в повітрі виробничих приміщень

За вимогами виробничої санітарії в кожному робочому приміщенні повинен проводитися систематичний контроль повітряного середовища.

Такий контроль здійснюється газоаналітичною лабораторією або фахівцями СЕС.

Для контролю повітряного середовища застосовуються:

а) лабораторні методи;

б) методи швидкого аналізу (експресні, індикаційні та ін.).

Лабораторні методи (титрування, калориметричні, нефелометричні) дають точні результати, але застосування їх вимагає роботи фахівців-хіміків в лабораторних умовах і тривалий час.

Для швидкого вирішення питання про стан забруднення повітряного середовища розроблені експресні методи. В їх основі лежать швидкі хімічні реакції із зміною кольору речовин, що реагують. Застосовують невеликі об'єми високочутливої рідини або твердої речовини (носія), просоченої індикатором.

Як тверді носії застосовують фарфоровий порошок. Ним заповнюють скляну трубку і потім через трубку пропускають певний об'єм досліджуваного повітря. Про кількість шкідливої речовини в повітрі судять за довжиною забарвленого стовпчика індикаторної трубки, порівнюючи його зі шкалою.

Для відбору проб повітря користуються також універсальним газоаналізатором.

Стосовно ряду токсичних речовин (ртуть, ціанисті з'єднання), наявність яких в повітрі неприпустима і потрібне вживання особливих термінових заходів (пуск аварійної вентиляції, нейтралізація ділянки, вживання індивідуального захисту), застосовують індикаційні методи аналізу. Так за допомогою паперу, заздалегідь просоченого оцтовокислим свинцем, можна швидко визначити наявність в повітрі сірководню. Папір чорніє.

Основним методом оцінки запорошеності повітря промислових підприємств є ваговий метод у поєднанні з визначенням розмірів частинок (дисперсності) пилу.

Ваговий метод заснований на принципі пропускання через фільтр певного об'єму повітря і визначення приросту ваги фільтра, що знаходиться в алонжі (скляній трубці). Проби повітря відбирають на робочих місцях із швидкістю 15-20 л/хв.

Прокачують близько 1 м3 повітря і обчислюють концентрацію пилу.

Для визначення не тільки концентрації, але і розмірів частинок, їх кількості в одиниці об'єму користуються рахунковим методом.

Застосування засобів індивідуального захисту

Захист тіла людини забезпечується застосуванням спецодягу, спецвзуття, головних уборів і рукавиць. Для захисту від бризок розплавленого металу застосовують спецодяг з льняних, брезентових і шерстяних тканин; для захисту від кислот і лугів - з гумових матеріалів та спеціальних тканин. Органи зору захищаються від теплових випромінювань окулярами із скельцями марки ТС-3. При роботі з кислотами застосовуються герметичні окуляри ПО-3 з гумовою напівмаскою.

Захист органів дихання - фільтруючий та ізолюючий прилад. До фільтруючих відносять респіратор і протигаз. Марки респіраторів Ф-62 Ш , У-2К.

Універсальний респіратор - РУ-60 - від пилу, газів, але при невеликих концентраціях.

Фільтруючі протигази захищають тільки від якої-небудь однієї отруйної речовини. Вони мають особливу маркіровку і розрізняються за кольором фільтруючих коробок.

При високих концентраціях отруйних речовин або при вмісті кисню в повітрі менше 16% використовуються ізолюючі протигази (ПШ-1, ПШ-2).

Перш ніж перейти до наступного питання нашої лекції, ще раз звертаємо Вашу увагу на важливість вирішення питань, пов'язаних з очищенням повітря, особливо в бурхливий час науково-технічного прогресу. Річ у тому, що науково доведено: людина без їжі може прожити близько 5 тижнів, без води - близько 5 днів, без повітря - близько 5 хвилин. За добу вона споживає: 20 кг повітря, 2 кг води, 1 кг їжі.

Крім того, треба врахувати, що кисень як складова частина повітря необхідний індустрії, транспорту, є сировиною. Так, наприклад, автомобіль «Жигулі» за пробіг 900 км спалює кількість О2, яка достатня людині для дихання протягом року.

Звідси і життєва важливість питань охорони природи, проблеми зеленого будівництва.

До відома: США споживає кисню більше, ніж виробляється рослинами на їх території. Іншими словами вони дихають за рахунок інших територій.

5. Класифікація систем вентиляції

Завданням вентиляції є забезпечення чистоти повітря і заданих параметрів метеорологічних умов у виробничих приміщеннях шляхом видалення забрудненого або нагрітого повітря з приміщення і подачею в нього свіжого повітря.

1. За способом переміщення повітря вентиляція буває природною і механічною. Можливе також поєднання природної і механічної вентиляції (змішана вентиляція) в різних варіантах.

2. За призначенням залежно від того, для чого служить система вентиляції, для подачі - припливна, для видалення - витяжна, для того та іншого одночасно - припливно-витяжна.

3. За місцем дії вентиляція буває загальнообмінною і місцевою.

Дія загально обмінної вентиляції заснована на розбавленні шкідливих речовин, що виділяються, свіжим повітрям до граничнодопустимих концентрацій або температур. Цю систему вентиляції найбільш часто застосовують в тих випадках, коли шкідливі речовини виділяються рівномірно по всьому приміщенню. При такій вентиляції забезпечується підтримка необхідних параметрів повітряного середовища у всьому його об'ємі.

Якщо приміщення дуже велике, а кількість людей, що знаходяться в ньому, незначна, причому місце їх перебування фіксовано, не має сенсу (з економічних міркувань) оздоровляти все приміщення повністю. Можна обмежитися оздоровленням повітряного середовища, тільки в місцях перебування людей. Прикладом такої організації вентиляції можуть бути кабіни нагляду і керування в прокатних цехах, які обладнуються місцевою припливно-витяжною вентиляцією, робочі місця в гарячих цехах, обладнаних установками повітряного душувания, і т.п.

Повітрообмін можна значно скоротити, якщо уловлювати шкідливі речовини в місцях їх виділення, не допускаючи поширення по приміщенню. З цією метою технологічне устаткування, що є джерелом виділення шкідливих речовин, забезпечують спеціальними пристроями, від яких проводиться відсмоктування забрудненого повітря. Така вентиляція називається місцевою витяжною або локалізованою.

Місцева вентиляція в порівнянні із загальнообмінною вентиляцією вимагає значно менших витрат на обладнання і експлуатацію.

4 За часом дії вентиляція буває робоча при нормальному режимі роботи і аварійна, включається вручну або автоматично від датчиків концентрації. Встановлюється там, де можливе раптове надходження в повітря робочої зони великої кількості шкідливої пари або газів.

На виробництві часто встановлюють комбіновані системи вентиляції (загальнообмінну з місцевою, загальнообмінну з аварійною і т.д.).

Основні вимоги до улаштування вентиляції

Для успішної роботи системи вентиляції важливо, щоб ще на стадії проектування були виконані такі санітарно-гігієнічні і технічні вимоги:

1. Об'єм притоку повітря в приміщення Vпр повинен відповідати об'єму витяжки Vвит; різниця між цими об'ємами не повинна перевищувати 10-15%.

У ряді випадків необхідно так організовувати повітрообмін, щоб один з них обов'язково був більший від іншого. Наприклад, при проектуванні вентиляції двох суміжних приміщень, в одному з яких виділяються шкідливі речовини, об'єм витяжки з цього приміщення 1 береться більший від об'єму притоку, тобто Vвит>Vпр, внаслідок чого в цьому приміщенні створюється невелике розрідження і нешкідливе повітря з приміщення 2 з невеликим надлишковим тиском ДН підсмоктуватиметься в приміщення 1, не даючи можливості шкідливим речовинам потрапляти в приміщення 2.

Можливі і такі випадки організації повітрообміну, коли у всьому приміщенні підтримується надлишковий тиск відносно атмосферного. Наприклад, в цехах електровакуумного виробництва, для якого особливо важлива відсутність пилу, що проникає через різні нещільності , об'єм притоку повітря робиться більше об'єму витяжки, за рахунок чого і створюється деякий надлишок тиску (Pпр > Pатм).

2. Свіже повітря необхідно подавати в ті частини приміщення, де кількість шкідливих виділень мінімальна (чи їх взагалі немає), а видаляти, де виділення максимальні.

6. Принцип будови і розрахунок природної вентиляції

У природній вентиляції повітрообмін здійснюється внаслідок різної об'ємної ваги повітря всередині і зовні приміщення або під впливом вітру, тобто за рахунок теплового або вітрового тиску.

Природна вентиляція може бути:

а) неорганізованою, що здійснюється через нещільності в будівельних конструкціях;

б) організованою (канальною або без канальною).

Неорганізована, або нерегульована, природна вентиляція приміщень здійснюється за рахунок нещільності конструкцій (засув вікон, дверей), а також через мікропори стін і перегородок.

В організованій природній вентиляції видалення забрудненого повітря з приміщення і подача свіжого може здійснюватися через спеціальні отвори, зроблені в стінах і світлових прорізах або по спеціальних каналах.

У першому випадку її називають безканальною (аерацією), а в другому - канальною.

При аерації природний обмін повітря в будівлях здійснюється за рахунок теплового тиску. Розглянемо, як він утворюється.

Зобразимо розріз виробничого приміщення, що має нижні і верхні прорізи.

Рисунок 1 - Схема утворення теплового тиску

Температура повітря усередині цеху (tвн) внаслідок виділення надлишків наявної теплоти буває, як правило, вища за температуру зовнішнього повітря tз. Отже, об'ємна вага зовнішнього повітря більша від об'ємної ваги повітря всередині цеху. Це обумовлює наявність різниці тиску зовнішнього і внутрішнього повітря.

На підставі чого ми так говоримо? Відомо, що об'ємну вагу повітря можна знайти за формулою

,(4)

де Рб - барометричний тиск, мм рт. ст.;

Т - абсолютна температура повітря, оК.

На певній висоті приміщення розміщена площина рівного тиску. Тут тиск повітря всередині і зовні приміщення однаковий (див. рис.3.1).

Нижче за площину рівного тиску існує розрідження, яке обумовлює надходження зовнішнього повітря через двері:

ДH1 = h1 (гз - гвн),(5)

де гвн - об'ємна вага повітря в приміщенні, кГ/м3,що відповідає температурі повітря в приміщенні;

гз - об'ємна вага повітря зовні приміщення, кГ/м3,що відповідає температурі повітря зовні приміщення.

Вище за площину однакових тисків існує надмірний тиск, який на рівні центру верхніх отворів (кватирки) складає

ДH2 = h2(гз - гвн).(6)

Цей тиск спрямований назовні приміщення та спричиняє витягування. Загальна величина гравітаційного тиску, під впливом якого відбувається повітрообмін в приміщенні, дорівнює сумі тиску на рівні нижніх і верхніх прорізів:

H = ДH1 + ДH2 = h (гз - гвн).(7)

Величина Н - сума тиску на рівні нижніх і верхніх прорізів називається тепловим тиском. Він залежить від відстані між нижніми і верхніми прорізами (h) і різниці обємної ваги повітря зовні і всередині будівлі.

Оцінення ефективності природної вентиляції робочого приміщення здійснюється порівнянням необхідного повітрообміну з фактичним таким чином.

Якщо об'єм робочого приміщення, що припадає на кожного працівника, менше 20 м3, необхідний повітрообмін повинен складати не менше L' = 30 м3/год на одну особу. При об'ємі 20 м3 і більше на одного працівника повітрообмін повинен складати не менше L' = 20 м3/год. При об'ємі 40 м3 і більше на одного працівника за наявності в приміщенні вікон та дверей повітрообмін не лімітується.

Таким чином, необхідний повітрообмін Lн, м3/год, обчислюється за формулою

,(8)

де n - кількість працівників у найбільш чисельній зміні, а для офісних приміщень з урахуанням можливих відвідувачів.

Фактичний повітрообмін здійснюється за допомогою природної вентиляції як неорганізовано - через різні нещільності у віконних і дверних прорізах, так і організовано - через кватирку у віконному прорізі.

Фактичний повітрообмін Lф, м3/год, обчислюється за формулою

,(9)

де Fкв - площа кватирки, через яку буде виходити повітря, м2;

Vп - швидкість виходу повітря через кватирку, м/с. Її можна розрахувати за формулою

, (10)

де g - прискорення вільного падіння, g =9,8 м/с;

?Н2 - тепловий напір, під дією якого буде виходити повітря з кватирки, кг/м2, можна знайти за формулою (3.6):

,

де h2 - висота від площини рівних тисків до центра кватирки (рис. 1).

Її можна визначити з наступного співвідношення: відстані від площини рівних тисків до центрів нижніх і верхніх прорізів відповідно h1 та h2, обернено пропорційні квадратам площ цих прорізів Sдв (площа дверей) та Fкв, тобто

. (11)

З геометричних розмірів приміщення

h1+h2=h,

де h - висота між центрами нижніх та верхніх прорізів.

Таким чином, з системи двох рівнянь з двома невідомими знаходимо h2 (дивись рис. 3.1).

Об'ємна вага повітря визначається за формулою (4):

,

де Рб - барометричний тиск, мм рт.ст., в розрахунках береться Рб = 750 мм рт.ст.;

Т - температура повітря, градуси Кельвіна.

Для управлінських приміщень, в яких виконується легка робота відповідно до ГОСТу 12.1.005-88 для теплого періоду року, температура повітря повинна бути не вище +28?С, або T=301К, для холодного періоду року відповідно t=17?С, або T=290К.

Для повітря зовні приміщення температура визначається за СНиП 2.04.05-91:

для теплого періоду: t = 24?С, T = 297 К;

для холодного періоду: t = -11?С, T = 262 К.

Визначивши фактичний повітрообмін і порівнявши його з необхідним, можна зробити висновок про ефективність природної вентиляції у приміщенні. Якщо виявиться, що вона не ефективна, тобто Lф < Lн, або Lф набагато більше Lн, необхідно дати рекомендації з поліпшення вентиляції і перевірити їх дієвість розрахунками. Зокрема, якщо у холодному періоді року фактичний повітрообмін набагато перевищує необхідний, що може викликати переохолодження працівників, можна рекомендувати скорочення часу провітрювання приміщення пропорційно перевищенню фактичного повітрообміну над необхідним.

Наведені формули справедливі лише для будівель, добре захищених від вітру або для умов безвітряної погоди.

При обдуванні будівлі вітром з навітряної сторони утворюється підвищений тиск повітря, а на завітреній стороні будівлі - розрідження. Нижче показаний витяжний пристрій, що не задувається.

Рисунок 2 - Пристрій, що не задувається

Величина тиску, що утворюється на навітряній стороні будівлі, і величина розрідження, яка утворюється на завітреній стороні будівлі, можуть бути розраховані за формулою

, (12)

де Нв - вітровий тиск або розрідження, кГ/м2;

Vв - швидкість руху вітру, м/с;

а - аеродинамічний коефіцієнт, залежний від конфігурації будівлі і визначається дослідним шляхом (0,7 - 0,85 - на навітряній стороні; 0,3 - 0,45 на завітреній стороні).

Переваги природної вентиляції: економічність, простота будови та експлуатації.

Недоліки: неможливість підготовки повітря, що надходить та очищення повітря, що видаляється.

7. Принцип будови і розрахунок механічної вентиляції

Вона може бути загальнообмінною і місцевою (локальною). Механічна загальнообмінна вентиляція буває безканальною і канальною.

Механічна вентиляція здійснюється примусово за рахунок:

1) механічної тяги осьовими або відцентровими вентиляторами;

2) ежекторними установками, що переміщають повітря по спеціальних каналах (повітроводах), застосовуються у вибухонебезпечних і пожежонебезпечних виробництвах, де іскріння неприпустимо.

Ежекторні установки

Ежекторна установка заснована на такому: повітря, що створює витяжку, нагнітається від вентиляторів, розміщених зовні будівлі до сопла. Виходячи з сопла з великою швидкістю, створює розрідження у витяжній камері, що викликає підсмоктування повітря з витяжного повітропроводу. В основному цей спосіб застосовується у витяжних системах для видалення з приміщення вибухонебезпечних газів і пари, де не повинно бути іскріння, там, де не можна застосувати традиційні повітродувки.



Рисунок 3 - Схема ежекторної вентиляції

Основними елементами механічної вентиляції є:

1) повітрозабірник;

2) повітроводи;

3) вентилятори;

4) циклони;

5) фільтри (очисники повітря);

6) калорифери;

7) зволожувачі;

8) насадки.

Місцева припливна вентиляція (повітряні душі, завіси та ін.)

Повітряні душі будуються для зменшення шкідливого впливу теплового випромінювання від устаткування і установок, що порушує нормальний теплообмін організму (робочі місця ковальських, термічних, ливарних, сушильних цехів). Вони можуть здійснюватися стаціонарними, переносними, пересувними установками. Струмінь повітря прямує на верхню частину тулуба горизонтально або похило, але з урахуванням сусідніх робочих місць.

Повітряні завіси будуються для захисту робітників від переохолодження при проникненні в приміщення великої кількості холодного повітря через ворота та двері.

Якщо вентиляція встановлена таким чином, що в приміщенні підтримуються постійні наперед задані певні умови (температура, вологість, чистота повітря), незалежно від зовнішніх умов і коливань технологічного режиму такі вентиляційні системи називаються кондиціонерами повітря.

Розрахунок механічної вентиляції перш за все зводиться до визначення необхідного повітрообміну Lн.

Можливі такі конкретні умови:

1. При нормальному мікрокліматі і відсутності шкідливих речовин, м3/год,

Lн=N*L1, (13)

де N - число працівників у найчисленнішій зміні;

L1 - витрата повітря на одного працівника за годину, що береться залежно від об'єму приміщення, що припадає на кожного працівника (при об'ємі на одного працівника менше 20 м3 витрата повітря повинна бути не менше L1 = 30 м3/год; при об'ємі на одного працівника більше 20 м3 витрата повітря повинна бути не менше L1 = 20 м3/год; при об'ємі більше 40 м3 на одного працівника і наявності вікон і дверей повітрообмін не розраховується.

2. При виділенні пари або газів у приміщенні необхідний повітрообмін, м3/год, визначається, виходячи з умови розбавлення їх до гранично допустимих концентрацій:

Lн=G/(qвид-qпр), (14)

де G - кількість пари, газів або пилу, що виділяється, мг/год;

qвид - концентрація шкідливих речовин в повітрі, що видаляється, мг/м3, не повинна перевищувати ГДК;

qпр - концентрація шкідливих речовин у припливному повітрі, мг/м3, не повинна перевищувати 0,3 ГДК;

3. При боротьбі з надмірним теплом необхідний повітрообмін, м3/год, визначається з умов асиміляції теплових надлишків об'ємом повітря, що подається:

L=Q/0,24с(t1-t2), (15)

де Q - надмірне тепловиділення, ккал/год;

0,24 - теплоємність сухого повітря, ккал/кг*град.;

с - густина повітря ,що подається, кг/м3;

t1 - температура повітря всередині приміщення, Со;

t2 - температура повітря зовні, Со.

4. При виділенні вологи необхідний повітрообмін, м3/год, визначається за формулою

Lн=W/(d1-d2), (16)

де W - маса водяної пари, що виділяється в приміщенні, г/год;

d1 - вологоємність повітря, що виходить з приміщення, г/м3;

d2 - вологоємність зовнішнього повітря, г/м3.

5 Метод визначення необхідного повітрообміну за кратністю, м3/год, застосовується для орієнтовних розрахунків (інспекторський метод):

L = V * К, (17)

де V - об'єм приміщення, м3;

К - кратність повітрообміну, показує кількість змін повітря в приміщенні за годину.

Залежно від призначення приміщення повітря, що подається туди, піддається:

1. Очищенню.

2. Нагріванню, охолоджуванню, сушінню або зволоженню.

3. Озонуванню.

Деякі гази мають неприємний запах. У результаті окислення газів озоном запах зникає. Проте тривале перебування людини в атмосфері з високою концентрацією озону супроводжується головними болями і подразненням дихальних шляхів.

4. Іонізації.

Для штучної іонізації повітря використовують іонізуючу здатність альфа-променів, що випромінюються радіоактивними речовинами. Легкі іони кисню в повітрі додають йому позитивну гігієнічну властивість( т.зв. живе повітря). При нагріванні, охолодженні і фільтрації різко зменшується вміст іонів у повітрі.

Ультрафіолетова радіація створюється за допомогою спеціальних ртутних бактерицидних електричних ламп. Ці лампи встановлюють усередині повітропроводів.

5. Дезінфекції. Для очищення повітря від бактерій застосовують наповнені масляні фільтри, в яких до масла додають речовини з бактерицидними властивостями.

Повітря, що видаляється з приміщень або подається в приміщення, очищають в пристроях різних конструкцій.

Важливим показником роботи такого устаткування є ступінь очищення повітря, який визначають за формулою

з=(q1-q2)/q1, (18)

де q1 і q2 - вміст домішок, відповідно до і після очищення, мг/м3.

Універсальних пиловловлювальних пристроїв, придатних для будь-яких видів пилу і для будь-яких початкових концентрацій, не існує.

Очищення повітря може бути:

1 - грубим (пил > 50 мкм);

2 - середнім (від 10 до 50 мкм);

3 - тонким (менше 10 мкм).

Для грубого і середнього очищення застосовують уловлювачі, дія яких заснована на використовуванні для осадження частинок пилу сил тяжіння або інерційних сил.

1. Осаджуванні камери простої дії для грубого очищення.

Рисунок 4 - Схема пилоосаджувальної камери

2. Лабіринтові пилоосаджувачі.

Рисунок 5 - Схема лабіринтового пилоосаджувача

3. Відцентрові пристрої.

Рисунок 6 - Схема циклона

1. Застосовують для осадження важкого пилу розміром більше 0,001 мм. Принцип - різке зменшення швидкості руху забрудненого повітря на виході ( до 0,5 м/с).

2. Принцип - за рахунок раптової різкої зміни напряму руху запорошеного повітря. Ступінь очищення - 0,8 - 0,98.

3. Принцип - за рахунок відцентрової сили, під впливом якої забруднюючі частинки притискаються до стінок, втрачають швидкість і опускаються вниз.

Мультициклони - циклони малих розмірів. У них великий коефіцієнт очищення, але обмежена продуктивність. Їх ставлять в групи або батареї .

Для тонкого очищення застосовують:

а) сухі фільтри (паперові, тканинні, сітчасті);

б) гідравлічні фільтри (масляні, сітчасті і касетні, водяні фільтри);

в) електричні фільтри (ДВП - димові, вертикально пластинчасті);

г) ультразвукові (акустичні) фільтри.

8. Системи опалювання, методика розрахунку

Опалювання виробничих, допоміжних та інших приміщень можна поділити за радіусом їх дії на такі системи:

а) районні; б) центральні; в) місцеві.

Місцевою системою опалювання називається пічне опалювання без штучної передачі тепла на відстань (вогняні, газові, електричні печі).

Центральною системою опалювання називається опалювання, що обслуговує від одного генератора (центру теплової енергії), одну або декілька будівель шляхом передачі тепла по трубопроводах за допомогою теплоносія.

За видом теплоносія розрізняють системи водяного, парового і повітряного опалювання.

Системи водяного опалювання поділяються на системи:

а) з нормально нагрітою водою - до 100 оС (70-95 оС);

б) з перегрітою водою - вище 100 оС;

Системи парового опалювання залежно від тиску можуть бути:

а) низького тиску - до 0,7 кГ/см2;

б) високого тиску - понад 0,7 кГ/см2.

Повітряні системи опалювання можуть бути з вогняними, паровими, водяними і електричними повітропідігрівачами (калориферами).

Пожежна небезпека систем опалювання визначається температурою на поверхні підігрівальних приладів - при температурі, меншій 100 оС, небезпека запалювання звичайних матеріалів, що згоряють, не виникає.

Як нагрівальні прилади застосовують чавунні ребристі труби або регістри з гладких труб і в окремих випадках радіатори.

Вживання ребристих батарей в запорошених приміщеннях категорій А, Б та В з пожежної небезпеки не допускається.

Етапи проектування системи опалювання такі:

1. Встановлюється ступінь пожежної і вибухової небезпеки сировини, допоміжних матеріалів, готової продукції.

2. Дається характеристика пари, газів і пилу, що виділяється в приміщеннях, а потім визначають допустимі концентрації цих забруднень з погляду пожежної і вибухової небезпеки.

3. Дається характеристика запроектованій будівлі, визначаються можливі мінусові температури в зимовий період, встановлюються необхідні гігієнічні і технологічні температури у виробничих приміщеннях згідно з ГОСТом.

Розрахунок системи опалювання зводиться до визначення теплових втрат, які необхідно компенсувати.

Системи опалювання повинні компенсувати:

1) теплові втрати через будівельні конструкції - Qкон;

2) витрату тепла на нагрів повітря, що потрапляє через відкриті ворота, двері та інші отвори і нещільності в конструкціях - Опов;

3) витрату тепла на нагрів матеріалів, що надходить зовні, устаткування і транспорту - Qмат;

4) витрату тепла на нагрів повітря, що надходить в приміщення зовні для заміни повітря, що видаляється витяжними системами, у випадках, коли це повітря не компенсується припливною вентиляцією:

Qопал = Qкон + Qпов + Qмат + Qвент (19)

Теплові втрати через конструкції визначають підсумовуванням теплових втрат через окремі конструкції, підрахованих за формулою

Q = F (t1 - t2) * Rкон (20)

де F - поверхня конструкції, м2;

Rкон - опір теплопередачі конструкції, Вт/м2*град.;

t1, t2 - розрахункові температури внутрішнього і зовнішнього повітря для холодного періоду оС.

Втрати тепла розраховують окремо для кожної конструкції, і потім дані підсумовують. Порівнюють дані між втратами тепла і теплоприпливами. Різниця повинна бути компенсована теплогенеруючими установками.