Определение кратности воздухообмена общеобменной вентиляции по избыткам явной теплоты

Практическое занятие 5.

Оценка параметров микроклимата производственного помещения.

Расчет кратности воздухообмена общеобменной вентиляции по избыткам явной теплоты

Теоретическая часть

Оценка параметров микроклимата производственного помещения Гигиенические требования к показателям микроклимата воздуха производственных помещений, рабочих мест устанавливают ГОСТ 12.1.005 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и СанПиН 9-80 РБ 98 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

Производственные помещения – замкнутые пространства в специально предназначенных зданиях и сооружениях, в которых постоянно (по сменам) или периодически (в течение рабочего дня) осуществляется трудовая деятельность людей.

Рабочее место – участок помещения, на котором в течение рабочей смены или части её осуществляется трудовая деятельность. Рабочим местом может являться несколько участков производственного помещения. Если эти участки расположены по всему помещению, то рабочим местом считается вся площадь помещения.

Показателями, характеризующими микроклимат на рабочем месте, являются:

- температура воздуха, 0С;

- температура поверхностей, 0С;

- относительная влажность воздуха, %;

- скорость движения воздуха, м/с;

- интенсивность теплового облучения, Вт/м2.

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Температура воздуха – параметр, характеризующий степень нагрева воздуха.

Температура поверхностей – параметр, характеризующий степень нагрева поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), технологического оборудования или ограждающих его устройств.

Влажность воздуха – параметр, отражающий содержание в воздухе водяных паров.

Различают абсолютную действительную, абсолютную максимально возможную и относительную влажность воздуха. Абсолютной влажность называется масса пара, содержащаяся в 1 мз влажного воздуха, численно равная плотности пара при парциальном давлении. Максимально возможной влажностью воздуха называется максимально возможная плотность водяных паров при данной температуре. Относительной влажностью воздуха называется отношение действительной абсолютной влажности ненасыщенного воздуха к максимально возможной абсолютной влажности воздуха при той же температуре.

Скорость движения воздуха – параметр, отражающий интенсивность движения воздушных масс.

Интенсивность теплового облучения – параметр, характеризующий перенос энергии излучением от нагретых поверхностей оборудования, отопительных и осветительных приборов, солнца.

Оптимальные микроклиматические условия установлены но критериям оптимального теплового и функционального состояния человека.

Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжений механизмов терморегуляций, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.

Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах должны соответствовать величинам, приведённым в таблице 1, допустимые параметры микроклимата на рабочих местах – величинам, приведённым в таблице 2, применительно к выполнению работ различных категорий в холодный и тёплый периоды года.

Таблица 1

Категория работ по уровню энерготрат Температура воздуха, 0С Температура поверхностей, 0С Относительная влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/с

Холодный период

Легкая – I а 22-24 21-25 40-60 0,1
Легкая – I б 21-23 20-24 40-60 0,1
Средняя – II a 19-21 18-22 40-60 0,2
Средняя – II б 17-19 16-20 40-60 0,2
Тяжелая – III 16-18 15-19 40-60 0,3

Теплый период

Легкая – I а 23-25 22-26 40-60 0,1
Легкая – I б 22-24 21-25 40-60 0,1
Средняя – II a 20-22 19-23 40-60 0,2
Средняя – II б 19-21 18-22 40-60 0,2
Тяжелая – III 18-20 17-21 40-60 0,3

 

Таблица 2

Категория

работ

по уровню

энерготрат

Температура воздуха,

0С

Температура

поверхностей,

0С

Относи-

тельная

влажность

воздуха,

%

Скорость движения воздуха, м/с

диапазон ниже оптимальных  величин диапазон выше оптимальных величин для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин, не более для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин, не более**

Холодный период

Легкая – I а 20,0-21,9 24,1-25,0 19,0-26,0 15-75* 0,1 0,1
Легкая – I б 19,0-20,9 23,1-24,0 18,0-25,0 15-75* 0,1 0,2
Средняя – II a 17,0-18,9 21,1-23,0 16,0-24,0 15-75* 0,1 0,3
Средняя – II б 15,0-16,9 19,1-22,0 14,0-23,0 15-75* 0,2 0,4
Тяжелая – III 13,0-15,9 18,1-21,0 12,0-22,0 15-75* 0,2 0,4

Теплый период

Легкая – I а 21,0-22,9 25,1-28,0 20,0-29,0 15-75* 0,1 0,2
Легкая – I б 20,0-21,9 24,1-28,0 19,0-29,0 15-75* 0,1 0,3
Средняя – II a 18,0-19,9 22,1-27,0 17,0-28,0 15-75* 0,1 0,4
Средняя – II б 16,0-18,9 21,1-27,0 15,0-28,0 15-75* 0,2 0,5
Тяжелая – III 15,0-17,9 20,1-26,0 14,0-27,0 15-75* 0,2 0,5

*     При температуре воздуха на рабочих местах 25 0С и выше максимальные величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы:

70 % – при температуре воздуха 25 0С; 65 % – при температуре воздуха 26 0С; 60 % – при температуре воздуха 27 0С; 55 % – при температуре воздуха 28 0С.

**   При температуре воздуха 26-28 0С скорость движения воздуха в теплый период года должна соответствовать диапазону:

0,1-0,2 м/с – при категории работ I а; 0,1-0,3 м/с – при категории работ I б; 0,2-0,4 м/с – при категории работ II а; 0,2-0,5 м/с – при категории работ II б и III.

 

Холодный период года – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха, равной + 10 0С и ниже.

Тёплый период года – период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 0С.

Среднесуточная температура наружного воздуха – средняя величина температуры наружного воздуха, измеренная в определённые часы суток через одинаковые интервалы времени. Она принимается по данным метеорологической службы.

Разграничение работ по категориям осуществляется на основе интенсивности общих энерготрат организма в Вт (ккал/ч). Характеристика отдельных категорий работ представлена в таблице 3.

Таблица 3

Категория тяжести работ Уровень энерготрат, Вт (ккал/ч) Характер работ
Легкая I a до 139 (до 120) Работы, выполняемые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом и швейном производстве, в сфере управления и т.п.)
Легкая I б 140-174 (121-150) Работы, выполняемые сидя и стоя или связанные с ходьбой, сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.)
Средняя   II a 175-232 (151-200) Работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении сидя или стоя, требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий и т.п.)
Средняя II б 233-290 (201-250) Работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.)
Тяжелая – III более 290 (более 250) Работы, связанные с постоянным передвижением и перемещением, переноской свыше 10 кг тяжестей, требующие больших физических усилий (ряд профессий в литейных, прокатных, кузнечных, термических и сварочных цехах машиностроительных предприятий)

 

Если измеренные параметры микроклимата соответствуют требованиям СанПиН, то условия труда по показателям микроклимата характеризуются как оптимальные (1 класс) или допустимые (2 класс).

В случае несоответствия – условия труда по показателям микроклимат относят к вредным или опасным.

Сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место нарушение теплообмена человека с окружающей средой, характеризуется понятиями нагревающего и охлаждающего микроклимата.

Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (>0,87 кДж/кг) и / или увеличении доли потерь тепла испарением пота (>30%) в общей структуре теплового баланса, появлении общих или локальных дискомфортных теплоощущений (слегка тепло, тепло, жарко).

Для оценки нагревающего микроклимата в помещении (вне зависимости от периода года), а также на открытой территории в теплый период года используется эмпирический интегральный показатель – тепловая нагрузка среды (ТНС-индекс), выраженный в °С), отражающий сочетанное влияние температуры воздуха, скорости его движения, влажности и теплового облучения на теплообмен человека с окружающей средой.

Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в организме (<0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры «ядра» и / или «оболочки» тела (температура «ядра» и «оболочки» тела – соответственно температура глубоких и поверхностных слоев тканей организма).

В целях профилактики неблагоприятного воздействия микроклимата должны быть использованы защитные мероприятия: устройство систем вентиляции и отопления, защита от источников тепловых излучение (теплоизоляция нагретых поверхностей, экранирование источников излучения и рабочих мест), компенсация неблагоприятного воздействия одного параметра микроклимата изменением другого, спецодежда и другие средства индивидуальной защиты, помещения для отдыха и обогревания, регламентация времени работы, в частности, перерывы в работе, сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпуска, уменьшение стажа работы и др.).

Определение кратности воздухообмена общеобменной вентиляции по избыткам явной теплоты

Вентиляция – обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых параметров микроклимата и чистоты воздуха в рабочей зоне.

Системы вентиляции состоят из технических устройств по обработке (очистка, нагрев), транспортированию, подаче и удалению воздуха.

Приточные системы вентиляции подают чистый воздух в помещение, вытяжные – удаляют загрязненный воздух из помещения.

В зависимости от того, для чего служит система вентиляции (для подачи (притока) или удаления (вытяжки) воздуха из помещения или (и) для того и другого одновременно), она называется приточной, вытяжной или приточно-вытяжной.

По месту действия вентиляция бывает общеобменной и местной.

Общеобменная вентиляция предназначена для разбавления избыточной теплоты, влаги, концентрации вредных веществ до нормативных значений.

Местная вентиляция предназначена для подачи приточного воздуха на фиксированные места и обеспечения в этой зоне параметров микроклимата, отличных от параметров всего помещения (воздушные души, воздушно-тепловые завесы).

По способу перемещения воздуха системы вентиляции могут быть с естественным побуждением движения воздуха за счёт действия гравитационных сил и воздействия ветра и с механическим побуждением движения воздуха с помощью вентиляторов, эжекторов.

Кратность воздухообмена – это отношение удаляемого или подаваемого воздуха к внутреннему объёму помещения.

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение одного часа воздух в помещении полностью заменяется на новый. Однократный воздухообмен означает, что в течение часа в помещение подали свежий и удалили «отработанный» воздух в количестве равном одному объему помещения; 0,5 кратный воздухообмен – половину объема помещения.

Кратность воздухообмена помещений обычно составляет от 1 до 10 (большие значения для помещений со значительными выделениями теплоты, вредных веществ или небольших по объему).

Кратность воздухообмена общеобменной вентиляции в производственном помещении, в воздух которого поступают избыточные тепловыделения, находят по формуле:

 

(1)

 

где К – кратность воздухообмена для уменьшения избыточного тепла,

         1/ч;

            V – объём производственного помещения, м3;

            Lт – количество воздуха, необходимое для удаления избыточного  

                    тепла из рабочего помещения, м3/ч.

Количество воздуха Lт  находят по формуле:

 

(2)

 

где Qизб – избыточное тепло, выделяемое в помещении, кДж/ч;

            св – удельная теплоемкость воздуха, кДж/кг·0С

             (св принимаем равным 1,005 кДж/кг ·0С);

             tуд – температура удаляемого воздуха,0С;

              tпр – температура приточного воздуха, 0С;

               ρв – плотность приточного воздуха, кг/м3.

При барометрическом давлении 760 мм рт. ст. плотность приточного воздуха равна, кг/м3:

(3)

 

Температура удаляемого воздуха в помещениях высотой более 4 м определяется по формуле:

 

(4)

 

где  – температура воздуха в рабочей зоне помещения, 0С;

   Н – высота помещения, м;

    – высота рабочей зоны, м, принимается =2 м;

   – температурный градиент, учитывающий повышение

          температуры воздуха по высоте помещения на каждый метр

          выше рабочей зоны, принимается =1

Избыточное количество теплоты, подлежащей удалению из производственного помещения, определяют по тепловому балансу:

 

(5)

 

где  – теплота, поступающая в помещение от различных

               источников, кДж/ч,

    – потери теплоты в помещении через конструкции зданий,

                    кДж/ч.

К основным источникам тепловыделений в производственных помещениях относятся:

- горячие поверхности оборудования (печи, сушильные камеры, трубопроводы и др.);

- оборудование с приводом от электродвигателей;

- искусственное освещение;

-  солнечная радиация;

- персонал, работающий в помещении;

-  различные остывающие массы (металл, вода и др.)

В настоящем расчетном задании для упрощения расчетов принимаем, что все расходуемое тепло равно теплу, поступающему от солнечной радиации, а избыточное количество теплоты определяется только с учетом теплопоступления от электродвигателей металлорежущих станков и работающего персонала. Поэтому уравнение (5) принимает следующий вид:

 

(6)

 

Теплопоступления от электродвигателей металлорежущих станков, кДж/ч,  находят по формуле:

 

(7)

 

где  – установочная мощность электродвигателей, кВт;

   – КПД электродвигателя, принимается =0,85;

 коэффициент перехода теплоты в помещение,

        принимается =0,9;

 – коэффициент спроса на электроэнергию, принимается =0,2;

 – коэффициент полноты загрузки, принимается =1,0.

Теплопоступления от людей зависят от выделяемой людьми энергии при работе и температуры воздуха в рабочей зоне. Теплопоступления от людей, кДж/ч:

 

(8)

где – количество людей;

 – тепловыделение одним взрослым мужчиной, Вт, принимается в

          зависимости от температуры воздуха в рабочей зоне

        и категории работ по таблице 4;

=1 – для мужчин; =0,85 – для женщин; =0,75 – для детей.

Таблица 4

Температура воздуха в рабочей зоне,

 tр.з., 0С

Количество теплоты, выделяемое взрослым человеком (мужчиной),

q л, Вт

В состоянии покоя При легкой работе При работе средней тяжести При тяжелой работе
15 120 120 135 165
16 114 116 129 158
17 108 112 123 151
18 102 108 117 144
19 96 104 111 137
20 90 100 105 130
21 84 93 98 123
22 78 86 91 116
23 72 79 84 109
24 66 72 77 102
25 60 65 70 95
26 56 60 64 86
27 52 55 58 77
28 48 50 52 68
29 44 45 46 59
30 40 40 40 50

Практическая часть

Задание 1. Согласно варианту дать оценку микроклиматическим условиям по показателям микроклимата на рабочих местах производственных помещений. Предложить мероприятия по обеспечению здоровых и безопасных условий труда.

Последовательность выполнения задания:

1. Определить категорию тяжести работ по таблице 3.

2. Определить оптимальные и допустимые параметры микроклимата на рабочем месте по таблицам 1 и 2.

 

 

3. Заполнить таблицу:

Санитарно-гигиеническая оценка параметров

микроклимата на рабочем месте

 

Категория тяжести работ

  Период года  

Параметр

Ед. измерения

Фактическое значение

Нормируемое значение

оптимальное допустимое
         

 

4. Сделать выводы и дать рекомендации по нормализации параметров.

 

Пример выполнения задания

Оценить соответствуют ли параметры микроклимата при выполнении внутренних отделочных работ требованиям СанПиН, если фактические параметры на рабочем месте равны: температура воздуха равна + 26 0С; относительная влажность 50%; скорость движения воздуха 0,8 м/с. Энерготраты на выполнение работ составляют 285 Вт. Средняя температура наружного воздуха + 24 0С. Предложить мероприятия по обеспечению здоровых и безопасных условий труда.

 

Санитарно-гигиеническая оценка параметров

микроклимата на рабочем месте

 

Категория тяжести работ

Средняя, II б Период года +240С, тёплый

Параметр

Ед. измерения

Фактическое значение

Нормируемое значение

оптимальное допустимое
Температура 0С 26 19 - 21 от 21,1 до 27,0
Относительная влажность % 50 40 - 60 не более 65
Скорость движения воздуха м/с 0,8 0,2 не более 0,5

 

Вывод: анализ таблицы показывает, что условия труда при выполнении внутренних отделочных работ удовлетворяют требованиям СанПиН по температуре на рабочем месте и относительной влажности, но не отвечают нормативным требованиям по скорости движения воздуха. Для нормализации подвижности воздушных масс необходимо отрегулировать вентиляцию.

Задание 2. Согласно варианту рассчитать кратность воздухообмена общеобменной механической вентиляции в цехе, в воздух рабочей зоны которого поступает избыточное тепло.

 

Пример выполнения задания

Рассчитать кратность воздухообмена общеобменной вентиляции в цехе, если температура воздуха рабочей зоны tр.з=22 0С; температура приточного воздуха tпр=17 0С; установочная мощность электродвигателей N уст=200 кВт; габариты цеха (длина, ширина, высота, м) 50х24х7; количество людей – 150 человек (мужчины); категория работ – работа средней тяжести.

Решение

1. При барометрическом давлении 760 мм рт. ст. и температуре 17 0С плотность приточного воздуха равна, кг/м3 (формула 3):

2. Температура удаляемого воздуха, 0С (формула 4):

3. Теплопоступления от электродвигателей металлорежущих станков, кДж/ч (формула 7):

4. По таблице 4 находим количество теплоты, выделяемое взрослым человеком (мужчиной) при температуре воздуха рабочей зоны 22 0С и средней тяжести работ, Вт:

=91

5. Теплопоступления от людей, кДж/ч (формула 8):

6. Избыточное количество теплоты, кДж/ч (формула 6):

7. Количество воздуха, необходимое для удаления избыточного тепла из цеха, м3/ч (формула 2):

8. Объём цеха, м3:

9. Кратность воздухообмена,1/ч (формула 1):

 

Исходные данные к заданию 1

 

№ варианта Уровень энерготрат, Вт Температура воздуха на рабочем месте, 0С Относительная влажность воздуха на рабочем месте, % Скорость движения воздуха на рабочем месте, м/с Среднесуточная температура наружного воздуха, 0С
1 120 20 33 0, 5 +15
2 130 18 46 0, 1 +12
3 145 23 57 0, 2 +14
4 150 19 68 0,3 +20
5 190 25 34 0,4 +22
6 200 19 46 0,5 +21
7 250 23 48 0,1 +17
8 280 22 53 0,5 +18
9 300 15 37 0,3 +19
10 295 21 49 0,2 +16
11 210 21 60 0,1 +15
12 190 18 46 0,2 +12
13 120 20 33 0, 5 +8
14 130 18 46 0, 1 +7
15 145 23 57 0, 2 +6
16 150 19 68 0,3 +5
17 190 25 34 0,4 +4
18 200 19 46 0,5 +2
19 250 23 48 0,1 +3
20 280 22 53 0,5 +1
21 300 15 37 0,3 0
22 295 21 49 0,2 -5
23 210 21 60 0,1 -10
24 190 18 46 0,2 -12

 

 

Исходные данные к заданию 2

№ варианта Температура воздуха рабочей зоны  tр.з., 0С Температура приточного воздуха, tпр, 0С Установочная мощность электродвига- телей,  N уст , кВт Категория тяжести работы Количество людей (мужчины) Габаритные размеры цеха, (длина, ширина, высота), м
1 22 17 250 Средней тяжести 100 80х48х7
2 20 15 240 Тяжелая 200 80х48х7
3 20 17 230 Средней тяжести 300 80х48х7
4 20 16 220 Тяжелая 100 80х48х7
5 20 15 210 Средней тяжести 200 80х48х7
6 22 17 210 Тяжелая 300 80х48х7
7 23 18 220 Средней тяжести 100 80х48х7
8 20 15 230 Тяжелая 200 80х48х7
9 27 22 240 Средней тяжести 300 80х48х7
10 25 20 250 Тяжелая 400 80х48х7
11 22 19 100 Средней тяжести 50 50х24х6
12 20 17 150 Тяжелая 60 50х24х6
13 22 18 170 Средней тяжести 70 50х24х6
14 22 19 160 Тяжелая 70 50х24х6
15 27 22 100 Средней тяжести 90 50х24х6
16 26 21 150 Тяжелая 100 50х24х6
17 20 17 160 Средней тяжести 110 50х24х6
18 22 18 180 Тяжелая 120 50х24х6
19 20 17 190 Средней тяжести 130 50х24х6
20 26 21 160 Тяжелая 140 50х24х6
21 25 20 90 Средней тяжести 10 30х6х5
22 27 22 80 Тяжелая 15 30х6х5
23 23 19 100 Средней тяжести 20 30х6х5
24 22 18 90 Тяжелая 25 30х6х5

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятия микроклимата. Какие показатели характеризуют микроклимат на рабочем месте?

2. Поясните, в чём заключается принцип нормирования микроклимата.

3. Какие микроклиматические условия называются оптимальными? допустимыми?

4. Как классифицируют виды работ по степени тяжести?

5. Назовите основные способы и средства нормализации микроклимата помещений.

 

 

Литература

1. Безопасность жизнедеятельности : учеб. пособие для бакалавров техн. направлений подготовки очной формы обучения / Е.Н. Бельская, Е. В. Кузнецов, А. Г. Кучкин и др. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – Красноярск, 2014. – 260 с.

2. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений: Санитарные правила и нормы.—М.; Информационно-издательский центр Минздрава России, 2001. —20 с.

3. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. Руководство Р.2.2.206-05, Минздрав России, М., 2005.

4. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование. /Под ред. проф. Б.М. Хрусталева – М.: АСВ, 2005. – 576 с.

 


Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 27; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:




Мы поможем в написании ваших работ!