Материал: K_4

Розрахунок аварійної вентиляції полягає у визначенні аварійного повітрообміну і часу, протягом якого концентрація забрудника (шкідливої речовини) повинна бути знижена до ГДК (після того, як прийнятими заходами ліквідовані недоліки функціонування технологічного процесу).

Із диференціального рівняння повітрообміну або балансу надходжень і вилучень забрудника (шкідливої речовини) отримуємо формулу

, (4.20)

де τ – час, за який концентрація забрудника знижується до ГДК після того, як аварійне його виділення ліквідоване і воно знову стало нормальним; – відношення виділень забрудника при аварії до його виділень за нормального функціонування технологічного процесу ,

_; (4.21)

– відношення кратності повітрообміну витікальної аварійної вентиляції до кратності повітрообміну основної витікальної вентиляції, за нормального функціонування,

. (4.22)

Приклад 4.5. У виробничому приміщенні в результаті функціонування технологічного процесу у внутрішнє повітря виділяється хльор (Cl). За нормального протікання процесу кратність повітрообміну, яка забезпечується основними системами витікальної вентиляції год^-1. У випадку аварії технологічного обладнання виділення хльору зростає в 10 разів, тобто .

Визначити, через який час по ліквідації технологічної несправності концентрація хльору знизиться до ГДК, якщо кратність повітрообміну додаткової аварійної (витікальної) вентиляції год^-1.

Розв’язування.

Визначаємо загальну кратність повітрообміну приміщення в часі аварії

год^-1.

Визначаємо відношення

.

За формулою (4.20) визначаємо час τ , протягом якого концентрація хльору у внутрішньому повітрі знизиться до ГДК

.

Отже, за 9,1 хв по ліквідації технологічної несправності, за спільної дії систем основної витікальної і аварійної вентиляції, концентрація хльору у внутрішньому повітрі знизиться до ГДК.

Для аварійного вентилювання приміщень необхідно використовувати такі системи витікальної вентиляції:

• основні загальні і місцеві;

• додаткову до основних аварійну;

• тільки аварійну, якщо використання основних неможливе чи недоцільне.

Якщо властивості забрудників (шкідливих виділень) такі, що їх переміщення в СВ за допомогою вентиляторів неможливе, то передбачають ежекційні СВ.

У випадках, коли продуктивність однієї основної системи витікальної вентиляції достатня для забезпечення аварійного повітрообміну, то в них треба передбачати резервний вентилятор. Він повинен задіюватись автоматично, за зупинки основного.

Для компенсації витікального повітря, витрата якого зумовлена дією аварійної вентиляції, додаткових систем притікальної вентиляції не передбачають.

Аварійна вентиляція, як правило, забезпечується системами витікальної вентиляції. Системи аварійної притікальної вентиляції допускаються в одноповерхових приміщеннях з даховими провітрювачами у вигляді аераційних ліхтарів, за умови, що в результаті технологічної аварії у внутрішнє повітря виділяється пара чи гази, які легші за повітря.

Компенсацію внутрішнього витікального повітря передбачають, переважно, завдяки частково організованому або неорганузованому притіканню зовнішнього повітря, з причини розрідження в приміщенні. Спеціальних систем притікальної вентиляції, як правило, не передбачають.

Отвори для всмоктування внутрішнього повітря повинні передбачатись на відповідній висоті в місцях можливого найбільшого накопичення шкідливих чи вибухонебезпечних речовин.

У випадку виділення газів та пари, які важчі за повітря, ці отвори повинні передбачатись на висоті 0,3…1 м від рівня підлоги, а при виділенні газів та пари, які легші за повітря – у верхній зоні, причому для горючих газів та пари – безпосередньо під перекриттям (покриттям) приміщення.

Трубопроводи та інші пристрої для переміщення в них витікального повітря повинні облаштовуватись клапанами, які автоматично відкриваються при задіянні СВ.

Задіяння систем аварійної вентиляції треба передбачати: дистанційним з доступних місць як в середині, так і назовні приміщень; самочинним (автоматичним), за допомогою сигналу газоаналізатора.

Розвіяння викидного повітря повинно бути якомого інтенсивнішим. Не допускається передбачати кінцеві отвори систем витікальної вентиляції в слабопровітрюваних циркуляційних зонах навколо будівлі.

4.14. Спеціальні системи вентиляції

4.14.1. Повітряні заслони (повітряні двері)

Повітряна заслона – це система притікальної місцевої вентиляції, яка створює повітряний струмінь, або повітряні струмені, що розділяють два простори з різними рівнями температури. Вони найчастіше передбачаються біля прорізів воріт і дверей.

• Повітряні заслони засувкового (шиберного) типу

Повітряні заслони такого типу влаштовують біля прорізів (без тамбурів) як зовнішніх, так і внутрішніх огорож переважно виробничих приміщень. В останньому випадку повітряна заслона запобігає перетіканню повітряних потоків із забрудненого приміщення в чисте. Влаштовують повітряні заслони також біля кінцевих прорізів і отворів технологічного обладнання (для запобігання розповсюдження забрудників (шкідливих виділень) у внутрішнє повітря).

Схема повітряної заслони засувкового типу і основні її конструкційні елементи показані на рис.4.30.

За режимом роботи розрізняють повітряні заслони двох видів:

1. періодичної дії (повітряні заслони біля прорізів, що відкриваються періодично);

2. сталої дії (заслони біля постійно відкритих прорізів).

Режим дії повітряних заслонів визначається технологічними вимогами виробництва.

За сталої дії стає можливим використання заслони не тільки за її прямим призначенням, але і в режимі системи притікальної або обігрівальної вентиляції.

За скеруванням притікальних повітряних струменів заслони засувкового типу можна розділити на три види:

1. з витіканням плоского струменя (ряду сопельцевих струмінців) знизу-уверх (рис. 4.31, а);

2. з горизонтальним витіканням струменів із бокових вертикальних, переважно щілинних отворів, розміщених з двох сторін (рис. 4.31. в), або з однієї (рис. 4.31, б) сторони прорізу огорожі;

3. з витіканням плоского струменя зверху-вниз (рис. 4.31, г).

Рис. 4.30. Схема шиберної двосторонньої повітряної заслони

біля прорізу воріт виробничого приміщення:

1 – повітропроводи; 2 – радіальний вентилятор; 3 – повітронагрівник; 4 – повітророзподільник; 5 – повітровитікальний щілинний отвір; 6 – проріз (ворота) в зовнішній огорожі приміщення

Рис. 4.31. Схеми засувкових (шиберних) повітряних заслонів з різним скеруванням плоских притікальних повітряних струменів:

а - струмінь рухається знизу уверх; б - струмінь рухається горизонтально, бокова одностороння заслона (план); в - бокова двостороння заслона (план); г – струмінь рухається

зверху вниз

Для прорізів зовнішніх огорож найбільш доцільними є заслони з плоским засувковим повітряним струменем, який рухається знизу-уверх, оскільки в цьому випадку найбільш надійно запобігається перетікання зовнішнього холодного повітря в прилеглу зону приміщення.

У випадках можливої зупинки транспортних засобів у відкритому прорізі огорожі або небезпеки засмічення горизонтального щілинного отвору повітророзподільника заслони, наприклад, сипкими матеріялами, а також при встановленні в прорізах огорож транспортерів або іншого обладнання доцільно передбачити заслони з вертикальними повітророзподільниками, що формують плоскі струмені. Заслони цього типу є найбільш розповсюджені у виробничих приміщеннях.

Повітряні заслони з плоскими притікальними струменями, що рухаються зверху вниз, можна рекомендувати, найперше, для прорізів внутрішніх огорож приміщень, або для кінцевих прорізів і отворів в огородженнях технологічного обладнання, тобто для випадків, коли перепад тисків з двох сторін прорізів (отворів) майже сталий по висоті. Для прорізів в зовнішніх огорожах такі заслони придатні найменше, оскільки це зв’язано з небезпекою перетікання зовнішнього повітря в прилеглу до них робочу зону приміщення і спричиненням дискомфорту в розміщених там місцях праці.

Рис. 4.32. Схеми повітряних заслонів засувкового (шиберного) типу:

а) – рециркуляційна з нагріванням (типу UM – H); б) – рециркуляційна (типу UM);

в) – рециркуляційна (типу UM); г) – із забором зовнішнього повітря і його підігріванням

(типу AU-H); д) – із забором зовнішнього повітря без його підігрівання (типу АU):

1- повітропровід; 2 – вентилятор; 3 – повітронагрівник (калорифер);

4 – повітророзподільник; 5 – щілинний отвір

Повітряні заслони типу UM-H (рис. 4.32, а) влаштовують біля прорізів зовнішніх огорож виробничих приміщень з постійними місцями праці поблизу цих прорізів, або у випадку підвищених вимог до внутрішнього повітря прилеглої робочої зони.

Повітряні заслони типу UM (рис. 4.32, б,в) передбачають біля прорізів зовнішніх огорож приміщення, якщо в прилеглій до них робочій зоні приміщення допускається нормоване періодичне зниження температури, а також біля прорізів внутрішніх огорож.

Заслони типу AU-Н (рис. 4.32, г) використовуються в якості систем притікальної вентиляції. Заслони типу AU (рис. 4.32, д) передбачають у випадку вентиляції підвищувального тиску в приміщенні (за наявності підпору в приміщенні).

Перспективним є застосування дво- і багатоверствових (багатошарових) повітряних заслонів, в яких окремі струмені нагріваються до різної температури.

Повітропродуктивність повітряної заслони засувкового типу залежить від мінімальної зовнішньої температури і максимальної швидкості вітру [24]; для європейських країн ця витрата змінюється в межах від 0,55 до 1 м³/с на 1 м² прорізу огорожі. Розрахункові показники деяких типів повітряних заслонів подані в табл. 4.8.

Таблиця 4.8

Розрахункові показники повітряних заслонів засувкового типу

Найбільша економія теплоенергетичних ресурсів досягається в заслонах із забиранням зовнішнього повітря без його підігрівання. Однак при переході через проріз значної кількості осіб такий варіант реалізації заслони не допускається.

Повітропродуктивність заслонів засувкового типу

Докладне обрахування повітропродуктивності є затрудненим, оскільки вона залежить від багатьох чинників. Найбільш ефективними є великі витрати повітря, але вони спричиняють значні витрати теплової і електричної енергії. При невеликому посиленні вітру витрата повітря регулюється зміною обертів вентилятора за допомогою термостата, який розміщений в притікальному повітряному струмені. Приблизні витрати притікального повітря 2000 … 5000 м³/(м²·год), а за несприятливої ситуації навіть до 10000 м³/(м²·год) [30].

• Повітряні заслони притікально-витікального типу [28, 31]

Повітряні заслони такого типу застосовуються переважно в будинках торгівлі, головним чином у їх відкритих, з рекламних поглядів, входах з тамбуром (тамбуром-шлюзою). Висота вхідних дверей переважно біля 2…2,2 м. Окрім цього такі повітряні заслони застосовують біля прорізів зовнішніх огорож виробничих приміщень з метою запобігання виникнення протягів при постійно або періодично відкритих прорізах. Часто обладнання повітряних заслонів приводиться в дію самочинно (автоматично) одночасно з відкриванням дверей. У випадку шлюзових воріт виробничих приміщень ощадність теплової енергії досягає до 80 % [32], порівняно із заслонами засувкового типу (за відсутності шлюзи).

Особливості перетікання повітряних струменів в заслонах притікально-витікального типу

Перетікання повітря може бути організоване різними способами (рис.4.33):

а) притікання повітря зверху, а витікання знизу (найчастіше застосовується в закладах торгівлі);

b) притікання повітря зверху, а витікання бокове над підлогою; схема менш корисна, оскільки не усувається перетікання холодного повітря в приміщення;

c) притікання повітря знизу, а витікання зверху; схема ефективна з погляду теплообміну, однак притікальний струмінь може неприємно впливати на людей, які переходять через заслону, і спричиняти підіймання пилу;

d) притікання повітря з однієї сторони, а витікання з протилежної;

e) притікання повітря з обох сторін, а витікання повітря знизу або зверху. Перевагою є те, що людина, яка перебуває в прорізі дверей, не порушує режиму перетікання повітря;

f) притікання повітря бокове верхнє, а витікання повітря бокове нижнє (або зворотньо);

q) інші способи перетікання повітря, насамперед протитечія (притікання і витікання повітря бокове одностороннє).

Рис. 4.33. Різні варіанти перетікання повітря в заслонах

притікально-витікального типу

Температура притікального повітря

Рекомендуються наступні значення початкової температури притікальних струменів:

• для малих заслонів 25…30 ^оС;

• для великих заслонів 20…25 ^оС.

Температура притікального повітря залежить від його первинної витрати і є тим нижчою, чим менша витрата.

Інколи застосовують регулювання температури притікального повітря в залежності від зовнішньої температури. Найчастіше початкову температуру притікальних повітряних струменів приймають 5…15 ^оС.

У шлюзових воротах виробничих приміщень найчастіше передбачаються заслони з холодного зовнішнього повітря з його поперечним перетіканням через шлюзу (з метою зменшення тепловтрат, а також охорони розміщених поблизу місць праці від впливу вітру і зовнішнього повітря). Не рекомендуються такі заслони для воріт з інтенсивним рухом людей.

Швидкість притікальних повітряних струменів

Початкова швидкість притікальних струменів залежить від висоти і ширини шлюзи (тамбура) і рекомендується наступною: