Материал: Системы обеспечения микроклимата зданий и сооружений. Жерлыкина М.Н., Яременко С.А

2.6. Выбросы загрязняющего вентиляционного воздуха в атмосферу

Воздух, выбрасываемый в атмосферу из систем мастных отсосов и общеобменной вентиляции, содержащий загрязняющие вредные вещества, следует, как правило, очищать. Остаточное количество вредных веществ необходимо рассеивать в атмосфере. При этом концентрация вредных веществ с учётом фоновых значений не должна превышать предельно допустимых максимальных разовых концентраций, ПДК_м.р., на границе санитарно-защитной зоны и в атмосферном воздухе населённых мест (ближайшей жилой застройки).

В местах массового отдыха населения (санатории, дома отдыха, пансионаты, дачные и садово-огородные участки, парки, городские пляжи, спортивные базы) концентрации вредных веществ с учётом фоновых значений не должны превышать 0,8 × ПДК_м.р. Соблюдение максимально разовых ПДК должно быть обеспечено в период кратковременных подъёмов концентраций. При длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм должны быть обеспечены среднесуточные ПДК. В приточном воздухе, поступающем в производственные и административно-бытовые помещения, концентрации не должны превышать 0,3 ПДК вредных веществ для рабочей зоны.

Выбросы от систем вытяжной вентиляции с загрязняющими вредными веществами следует размещать по расчёту относительно узлов воздухозабора приточных систем или на расстоянии от приёмных устройств не менее 10 м по горизонтали или на 6 м по вертикали при горизонтальном расстоянии менее 10 м.

Кроме того, выбросы из систем местных отсосов вредных веществ следует размещать на высоте не менее 2 м под кровлей более высокой части здания, если расстояние до её выступа менее 10 м.

Выбросы от систем вытяжной вентиляции следует, как правило, предусматривать отдельными, если хотя бы в одной из труб или шахт возможно отложение горючих веществ или возможно при смешении выбросов образование взрывоопасных смесей. Выбросы целесообразно организовывать таким образом, чтобы вредные вещества поступали в атмосферу выше границы низких источников и не попадали в зону аэродинамического следа здания.

На рис. 2.12 приведена структура воздушного потока при обтекании отдельно стоящих зданий и границе низких источников загрязнения атмосферы, на рис. 2.13 структура воздушного потока при обтекании группы здания.

Циркуляционная зона при обтекании воздушным потоком узкого здания представлена на рис. 2.12, а. Высота этой зоны в среднем составляет 1,8 × Н_зд., длина 6 × Н_зд..

При обтекании воздушным потоком широкого здания над ним возникает наветренная циркуляционная зона длиной 2,5 × Н_зд. и высотой 0,8 × Н_зд., а за ним – заветренная зона длиной 4 × Н_зд. и высотой около 2,5 × Н_зд. (рис. 2.12, б).

При обтекании воздушным потоком группы зданий между двумя смежными зданиями возникает циркуляционная зона длиной до 10 × Н_зд., если первое по потоку здание узкое (рис. 2.13, а), и до 8 × Н_зд., если первое по потоку здание широкое (рис. 2.13, б).

Рис. 2.12. Структура воздушного потока при обтекании отдельно стоящих зданий и границы низких источников загрязнения атмосферы:

а – узкого здания; б – широкого здания; 1 – граница низких источников

Рис. 2.13. Структура воздушного потока при обтекании группы зданий и границе низких источников загрязнения атмосферы:

а – узкого здания; б – широкого здания; 1 – граница низких источников

При больших межкорпусных расстояниях смежные здания следует рассматривать как отдельно стоящие.

Высоту низкого источника загрязнения атмосферы Н_гр, м, можно определить по формулам:

для узкого отдельно стоящего здания (см. рис. 2.12, а)

, (2.2)

для широкого отдельно стоящего здания (см. рис. 2.12, б)

, (2.3)

для группы зданий (см. рис. 2.13)

, (2.4)

где b₃ – расстояние от источника, расположенного в пределах крыши до заветренной стены здания, м. При расположении источника за зданием в пределах циркуляционной зоны

,

где x – расстояние от заветренной стены здания до источника, м;

H'_зд – высота второго по потоку здания для рассматриваемой межкорпусной зоны, м.

Источники, выбрасывающие вредные вещества на высоту, превышающую H_гр, следует относить к высоким.

Выбросы пылегазовоздушной смеси из систем механической вентиляции следует предусматривать вертикально вверх через трубы и шахты без зонтов для помещений категорий А и Б, систем, удаляющих вредные вещества первого, второго классов опасности и неприятно пахнущие вещества. Для увеличения высоты выброса применяют высокие трубы или факельный выброс. Следует учитывать, что высокие трубы нарушают архитектуру, вызывают конструктивные и эксплуатационные трудности, а факельный выброс требует дополнительных затрат электроэнергии на придание необходимой скорости газовоздушной смеси на выходе из устья факельного насадка. Конструктивное оформление факельного выброса представлено на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Схема факельного выброса

Скорость выхода пылегазовоздушной смеси из насадка варьируется от 15 до 40 м/с. Увеличение скорости более 40 м/с экономически невыгодно.

Общий коэффициент местного сопротивления (КМС), ε, факельного насадка составляет от 1,15 до 1,2. При определении потерь давления на факельный выброс величина КМС должна быть отнесена к скорости выхода выбрасываемых газов. При применении факельного выброса необходимо предусмотреть устройство для отвода влаги из кожуха вентилятора. Высоту подъёма вредностей над устьем насадка Δh, м, можно определить по формулам:

при безветрии

, (2.5)

где v₀ – скорость на выходе из насадка, м/с; d₀ – диаметр устья факельного насадка, м;

при расчетной скорости ветра до 10 м/с

, (2.6)

где v_p – расчётная скорость ветра, м/с.

Рекомендуется принимать v_p равную 2,5 м/с.

При расчётной скорости ветра 3 м/с можно выполнять расчёты по формуле

, (2.7)

В табл. 2.4 представлены потери давления на факельный выброс при скорости газовоздушной смеси от 15,0 до 40,0 м/с.

Таблица 2.4

Потеря давления на факельный выброс

Как следует из табл. 2.4 при скорости 40 м/с потеря давления относительно велика и составляет 1130 Па. При расчётной скорости ветра 2,5 м/с рекомендуется определять условную высоту подъёма вредных веществ Δh, м, по формуле

. (2.8)

При сильном ветре, имеющем скорость от 10,0 до 15,0 м/с, факела как такового не образуется, однако, при таком ветре струя настолько размывается, что концентрация вредностей уменьшается в несколько раз.

Вентиляционные выбросы на границе с ближайшей жилой застройкой или санитарно-защитной зоной должны обеспечивать условие

, (2.9)

где C_p – расчётная концентрация вредного вещества, мг/м³;

C_фон – фоновая концентрация вредного вещества, мг/м³; С_ПДК – ПДК вредного вещества для населённой местности, мг/м³.

2.7. Воздушный режим здания

Процессы перемещения воздуха внутри помещений, движение его через ограждения, неплотности и отверстия в ограждениях, по каналам и воздуховодам, обтекание здания потоком воздуха и взаимодействия здания с окружающей воздушной средой объединяются общим понятием – воздушный режим здания.

Тепловой, воздушный и влажностный режимы взаимосвязаны.

Воздушный режим здания содержит три задачи: внутреннюю, краевую и внешнюю.

Решение внутренней задачи включает расчёт воздухообмена в помещении, определение параметров внутреннего и наружного воздуха, выбор оптимальной схемы организации воздухообмена, создание нормируемых параметров микроклимата в помещении.

Решение краевой задачи включает расчёт инфильтрации и эксфильтрации в ограждающих конструкциях здания, аэродинамический расчёт воздуховодов и каналов, расчёт устройств по нагреванию и очистке приточного воздуха.

Решение внешней задачи включает определение аэродинамических коэффициентов здания, выбор мест размещения воздухоприёмных устройств и вытяжных шахт, расчёт и прогнозирование загрязнения атмосферы вредными вентиляционными выбросами, эколого-экономическое обоснование выбора пылегазоочистного оборудования.

2.8. Основы расчета воздухообмена в зданиях и сооружениях

Для определения требуемого воздухообмена должны быть известны следующие исходные данные: количество вредных выделений (теплоты, влаги, газов, паров, пыли); содержание вредностей в уходящем и приточном воздухе, допустимое количество вредных веществ в 1 м³ воздуха помещения.

Расход приточного воздуха определяется расчетом для теплого, холодного периодов года и переходных условий по избыткам теплоты, избыткам влаги, по массе выделяющихся вредных веществ, по нормируемой кратности воздухообмена, по нормам взрывопожарной безопасности. В качестве расчетного воздухообмена принимается большая величина.

Необходимый воздухообмен L_G, м³/ч, по газовым вредным выделениям определяется по формуле

, (2.10)

где G_в.в. – количество вредных газов и паров, выделяющихся в помещение, мг/ч; С_ПДК – ПДК газов, мг/м³.

При одновременном выделении в воздух нескольких газов однонаправленного действия необходимый воздухообмен определяют суммированием объёмов воздуха, потребных для разбавления каждого вредного вещества до нормы. При одновременном выделении вредных веществ, не обладающих однонаправленным характером действия, количество вентиляционного воздуха принимают по тому вредному веществу, которое требует наибольшего объёма воздуха.

В зимнее время относительная влажность в жилых и общественных помещениях не должна превышать 65 %. В противном случае при повышенной влажности водяной пар будет конденсироваться на внутренних поверхностях наружных ограждений.

Необходимый воздухообмен L_W, м³/ч, при наличии только влагоизбытков определяется по формуле

, (2.11)

где W – количество избыточной влаги, г/ч; d_ух – влагосодержание уходящего воздуха, г/кг сухого воздуха; d_пр – влагосодержание приточного воздуха, г/кг сухого воздуха; ρ – плотность приточного воздуха, кг/м³.

Для помещений с повышенным содержанием влаги (бани, прачечные, химчистки и другие) воздухообмен необходим также для предотвращения разрушения строительных конструкций здания.

Для определения объёма вентиляционного воздуха по избыточной теплоте необходимо знать количество теплоты, поступающей в помещение от различных источников Q_пр, Вт, и количество теплоты, расходуемой на возмещение потерь через ограждения здания и другие щели, Q_расх., Вт. Разность между Q_пр и Q_расх., равная Q_изб., Вт, выражает количество теплоты, которое и должно учитываться при расчёте воздухообмена.