Вентиляция и отопление судостроительных производств Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Вентиляция и отопление судостроительных производств

Д.т.н., профессор А.М. Гримитлин,

НПП «Экоюрус-Венто»; д.т.н., профессор Г.М. Позин,

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Ключевые слова: цеха судостроительных заводов; вентиляция; способы подачи

приточного воздуха; определение воздухообмена; основные типы местных вытяжных устройств

В настоящее время по заказу Департамента судостроительной промышленности Министерства промышленности и торговли Российской Федерации разрабатывается нормативный документ «Вентиляция и отопление судостроительных цехов». Вторая редакция документа прошла согласование с ведущими судостроительными предприятиями, проектными и научноисследовательскими организациями. Утверждение документа планируется в декабре 2013 года.

В настоящей статье представлены основные принципы организации воздухообмена в судостроительных цехах, нашедшие свое отражение в новой редакции указанного нормативного документа.

В состав судостроительных заводов входят следующие цеха: корпусообрабатывающие, сборочно-сварочные, окраски и подготовки изоляции, судостроительные, пластмассового судостроения и др. [1]. С точки зрения организации воздухообмена помещения этих цехов относятся к так называемой первой категории [2]. Они размещаются, как правило, в зданиях с пролетами шириной от 12 до 36 м. Особых технологических требований к равномерности распределения параметров воздуха по рабочей зоне не предъявляется.

Судостроительные цеха относятся к производственным помещениям, характеризуемым незначительными избытками теплоты (менее 23 Вт/м2). Выполняемая в этих цехах работа относится к категории работ средней тяжести Пб (ГОСТ 12.1.005-88) [3]. Расчетные параметры наружного и внутреннего климата, а также содержание в воздухе рабочей зоны вредных газов, паров и пыли принимаются в соответствии с требованиями действующих нормативных документов [4-8].

В судостроительных цехах следует предусматривать вентиляцию с механическим побуждением. Для улавливания вредных веществ непосредственно у места их выделения необходимо устройство местной вытяжной вентиляции.

Следует выбирать наиболее эффективный тип местного отсоса, обеспечивающий требуемый санитарно-гигиенический эффект при наименьшем количестве удаляемого воздуха.

Для повышения эффективности работы местного отсоса и сокращения количества удаляемого воздуха необходимо учитывать следующие положения:

• местный отсос должен быть максимально приближен к источнику выделения вредных веществ;

• отсос следует ориентировать так, чтобы поток вредных веществ при улавливании минимально отклонялся от естественного направления движения;

• форма и размеры отсоса должны соответствовать форме и размерам источника вредных выделений;

• подтекание воздуха к отсосу целесообразно максимально ограничивать стенками, фланцами, свесами;

• при возможности обеспечивать устойчивость потоков вредных веществ и направлять их к местному отсосу с помощью струй;

• работа местных отсосов не должна нарушаться подвижностью воздуха в помещении, создаваемой системами приточной вентиляции, движущимся транспортом, оборудованием и т. п.

Типы рекомендуемых местных отсосов для конкретных видов производств приведены в работах [9-11].

В дополнение к местной вытяжной вентиляции, а также в случае невозможности ее устройства при данном технологическом процессе, следует предусматривать общеобменную вентиляцию.

Рекомендуются следующие способы подачи воздуха [12-14] (рис. 1).

а) б)

в)

Рисунок 1. Схемы подачи воздуха в цехах большой высоты (Н > 8 м) с малым количеством фиксированных рабочих мест и небольшой (до 5 1/ч) кратностью воздухообмена: а) наклонными струями в направлении рабочей зоны; б) сосредоточенно горизонтальными струями в верхнюю зону;

в) методом «затопления» рабочей зоны приточным воздухом, выпускаемым через крупногабаритные перфорированные поверхности с высоты 4-6 м

Кроме широко известных способов подачи воздуха, приведенных на рисунке 1, в сварочных цехах судостроительных и других предприятий в настоящее время также находит применение система РПВС (рециркуляционная приточно-вытяжная фильтро-вентиляционная установка). Над сварочными постами образуется облако сварочного аэрозоля с повышенной концентрацией вредных выделений. Через него подают горизонтальную плоскую струю, которая эжектирует вредные выделения. В конце развития из нее отбирают загрязненный воздух в количестве, равном расходу на истечении, очищают его и снова направляют в приточный воздуховод. За счет очистки удается уменьшить количество приточного воздуха, подаваемого в помещение.

В производственных помещениях сравнительно небольшой высоты (Н < 8 м) со значительным количеством фиксированных рабочих мест и кратностью, достигающей 20-30 1/ч, рекомендуются способы подачи воздуха, представленные на рисунке 2.

Основные характеристики воздухораспределительных устройств, используемых в схемах на рисунках 1, 2, приведены в работах [2, 12, 13].

Количество воздуха І, м3/ч, при общеобменной вентиляции определяется по формулам:

• для разбавления вредных паров, газов и пыли:

т т п 1 \ ^

£ = £м (1 —7~) + -Г------Г, (1)

К kz (^.з -го )

для поглощения избыточной теплоты:

1 —

г

сК (р.з- и у

Гримитлин А.М., Позин Г.М. Вентиляция и отопление судостроительных производств

где - количество воздуха, удаляемого местной вытяжной вентиляцией, м /ч; С - количество газовыделений, поступающих в помещение, мг/ч; О - количество избыточной теплоты, Вт; -

средняя температура воздуха в рабочей зоне, °С; Ъ- температура воздуха, подаваемого в помещение, °С; zрз - средняя концентрация вредных веществ в рабочей зоне, мг/м3; го -концентрация вредных веществ в воздухе, поступающем в помещение, мг/м3; с - объемная теплоемкость воздуха, кДж/(м3°С); к(, ^ - коэффициенты воздухообмена.

а) б)

Рисунок 2. Схемы подачи воздуха в цехах небольшой высоты (небольшого объема): а), б) сверху вниз веерными, коническими и компактными струями через воздухораспределители-плафоны; в) горизонтальными неполными веерными и компактными струями в верхнюю зону помещения через вентиляционные решетки; г) сверху вниз плоскими струями через перфорированные воздуховоды

Коэффициенты воздухообмена, характеризующие связь между параметрами воздуха рабочей зоны и параметрами удаляемого воздуха, равны:

при поглощении вредных паров и газов:

kz =

•2ух Zо

•р.з — Zо

(3)

при поглощении избыточной теплоты:

kt =

(ух (о (р.з — (о

(4)

где ^ - температура удаляемого воздуха, °С; zух - концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м3.

Величины к и к зависят от взаиморасположения приточных и вытяжных отверстий, размещения источников выделения вредных веществ и способа подачи приточного воздуха в помещение. Расчет коэффициента воздухообмена изложен в справочнике проектировщика [12] и в методических рекомендациях [15]. Примерные величины к и к^, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Ориентировочное значение коэффициента воздухообмена

Способ воздухораспределения Коэффициент воздухообмена

по вредным парам и газам кг по теплоте к

Наклонными струями в направлении рабочей зоны 1,0 1,05

Сосредоточенно горизонтальными струями в верхнюю зону 0,85 0,9

Сверху вниз:

веерными струями 0,9 0,9

коническими струями 1,0 1,1

компактными струями 1,0 1,15

плоскими струями 1,0 1,05

Горизонтально неполными веерными и компактными струями 1,0 1,05

Методом «затопления» рабочей зоны 1,2 1,2

При оценке эффективности системы организации воздухообмена следует

руководствоваться не только величиной коэффициента воздухообмена к(, но и величиной произведения к Црз - У, стремясь к ее максимуму [16].

Расчет воздухообмена и воздухораспределения следует производить комплексно, базируясь на закономерностях струйных течений с учетом особенностей их развития в вентилируемых помещениях (характеристик воздухораспределительных устройств, взаимодействия, стеснения и неизотермичности струй). Определение количества и типоразмеров воздухораспределителей зависит от условий обеспечения нормируемых значений скорости и температуры в рабочей зоне, равномерности скоростных и температурных полей, обеспечения расчетных схем циркуляции при подаче нагретого и охлажденного воздуха, эффективного использования приточного воздуха [2, 12, 15].

Проведение комплексных расчетов воздухообмена и воздухораспределения рекомендуется осуществлять с использованием разработанного программного комплекса «ПРИВОЗА» [17].

В случаях, когда использование инженерных методов для расчетов воздухообмена и воздухораспределения не представляется возможным, допускается применение численных методов расчета.

Рециркуляцию воздуха в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления необходимо предусматривать согласно [4, 18].

Автомобильные и железнодорожные ворота, а также проемы для пропуска листов металла следует оборудовать воздушно-тепловыми завесами.

Локализацию холодных потоков воздуха, поступающих через неплотности у притворов ворот, предназначенных для вывоза крупногабаритных секций и судов, следует производить с помощью воздушных завес, использующих неподогретый воздух помещений и встроенных в полотно ворот.

Для предотвращения прорывания в рабочую зону ниспадающего вдоль наружных стен потока холодного воздуха рекомендуется предусматривать воздушную защиту рабочей зоны в цехах значительной высоты (> 8-10 м) [19].

Выбрасываемый в атмосферу воздух, содержащий вредные вещества, следует очищать. Для более интенсивного рассеивания в атмосфере остаточных количеств вредных веществ целесообразно предусматривать факельный выброс удаляемого воздуха.

В вентиляционно-отопительных системах следует, как правило, использовать вторичные энергетические ресурсы. Целесообразность их использования, выбор схем утилизации теплоты и теплоутилизационного оборудования должны быть обоснованы технико-экономическим расчетом.

В судостроительных цехах рекомендуется предусматривать воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией.

Результаты, изложенные в настоящей статье, использованы при разработке новой редакции основных положений по вентиляции и отоплению судостроительных цехов.

Гримитлин А.М., Позин Г.М. Вентиляция и отопление судостроительных производств

Литература

1. Гримитлин М.И., Тимофеева О.Н., Эльтерман Е.М., Эльянов Л.С. Вентиляция и отопление цехов судостроительных заводов. Л.: Судостроение, 1978. 240 с.

2. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. СПб.: АВОК-Северо-Запад, 2004. 320 с.

3. ГОСТ 12.1.005-88. ССТБ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М.: Госстандарт России, 2000.

4. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. М., 2004.

5. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. М.: Минздрав России,1997.

6. ГН 2.2.5.1313-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. М.: «СТК Аякс», 2003.

7. ГН 2.2.5.1314-03. Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. М.: СТК Аякс, 2003.

8. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. М.: Госстрой России, 2003.

9. Местные отсосы // Внутренние санитарно-технические устройства. Справочник проектировщика. Часть 3. Кн.1. М.: Стройиздат, 1992. С. 170-186.

10. Местные вытяжные устройства к оборудованию для сварки и резки металлов: Методические указания по проектированию / ВНИИОТ, ВнИИЭСО. Л., 1980. 52 с.

11. Гримитлин А.М. Современные системы местной вытяжной вентиляции // В кн.: Пути повышения эффективности, экологической безопасности и энергосбережения в системах вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха промышленных предприятий. СПб.: АВОК-Северо-Запад, 2001. С. 23-24.

12. Организация воздухообмена и распределение воздуха в помещениях // Внутренние санитарнотехнические устройства. Справочник проектировщика. Часть 3. Кн. 2. М.: Стройиздат, 1992. С. 114150.

13. Гримитлин М.И., Позин Г.М., Тимофеева О.Н. [и др.] Вентиляция и отопление цехов машиностроительных предприятий. М.: Машиностроение, 1993. 288 с.

14. Гримитлин А.М., Кондрашов С.Ю., Позин Г.М. Модифицированный способ подачи воздуха методом «затопления» рабочей зоны // В кн.: Новое в теории и практике воздухораспределения в промышленных и общественных зданиях. Л., 1988. С. 49-52.

15. Позин Г.М. Определение количества приточного воздуха для производственных помещений с механической вентиляцией. Методические рекомендации. Л: ВНИИОт, 1983. 59 с.

16. Позин Г.М. О точности определения коэффициента воздухообмена // Вестник МГСУ. 2011. №7. С. 319-325.

17. Позин Г.М. О важности научно-обоснованного решения вопросов воздухораспределения // Материалы Второй Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции», МГСУ. М., 2007. С. 141-144.

18. Гримитлин М.И., Позин Г.М., Гримитлин А.М. О рециркуляции воздуха, удаляемого системами местной вытяжной вентиляции // Материалы IV съезда АВОк. М., 1995. С. 159-164.

19. Гримитлин А.М. Энергосбережение в системах промышленной вентиляции. Автореф. дисс. д-ра техн. наук. СПб., 2002. 38 с.

Александр Михайлович Гоимитлин, Санкт-Петербург, Россия Тел. раб.: + 7(812)336-95-59; эл. почта: [email protected]

Гари Моисеевич Позин, Санкт-Петербург, Россия Тел. раб.: +7(812)310-37-27; эл. почта: [email protected]

© Гримитлин А.М., Позин Г.М., 2013