Такие вредные выделения, как струя выхлопных газов подготовляющегося к выезду автомобиля, струя пара, выделяющаяся из отверстия паропровода, струя пыльного воздуха из деревообделочного станка и др., проходят через помещения резко очерченными и стойкими потоками и, получая свободный выход из помещения, иногда не заражают последнего. Конвективные токи нагретых тел не отличаются такой стойкостью и мощностью, но зато обладают свойством постоянно устремляться кверху до уровня, соответствующего их температуре.
Конвективный ток, встречая на пути преграду, пройдет под ней и далее снова примет восходящее положение. Для свободного удаления конвективного тока, направляющегося в верхнюю зону помещения, требуется: возмещение удаляющегося снизу воздуха соответственным притоком и свободное удаление конвективного потока в атмосферу через отверстия перекрытия.
Если не окажется притока в нижней зоне, тогда недостающее для конвективного тока количество воздуха подсосется из высших слоев (рис. 2) и вместе с ним возвратится часть тепла, удалившегося из нижней зоны. При отсутствии свободного выхода наверху под перекрытием образуется застойный мешок теплого воздуха (рис. 3), который в зависимости от размеров отверстий стабилизуется на некоторой высоте или распространится вплоть до пола помещения.
При борьбе с тепловыми выделениями приточные отверстия устраиваются в нижней зоне, вытяжные — в верхней. Иногда приточные отверстия располагаются несколько выше, чтобы можно было менее нагревать приточный воздух, учитывая его подогревание при падении от приточного отверстия до пола. В помещениях с мощными источниками тепловыделений, создающими сильные конвективные токи, иногда приходится ставить вопрос об отоплении помещения несмотря на избыточные тепловые выделения. Для образования в данном случае конвективных токов через открытые двери впускается холодный наружный воздух. Этот воздух, омывая нагретые поверхности, сам нагревается до более высоких температуp, чем это желательно, что однако не исключает замерзания водопроводных линий у пола помещения. В данном случае постановка внизу нагревательных приборов была бы вредной, т. к. повлекла бы за собой образование добавочного конвективного тока, что потребует увеличения притока подтекающего наружного воздуха. Чтобы помочь делу, необходимо повернуть сверху нагретый воздух, создать из него воздушную завесу и направить в виде резких сильных токов с большими скоростями в слой подтекающего холодного воздуха.
Задачей вентиляции одних помещений (красильня) является осушка воздуха, других (прядильные, ткацкие и др.) — увлажнение воздуха. Испарительные процессы всегда связаны с тепловыми процессами, тем не менее различают горячее и холодное испарения. Примером горячего испарения является испарение воды в испарительных резервуарах приточной камеры. Температура испаряющейся жидкости остается постоянной, а поглощение скрытой теплоты восполняется непрерывно змеевиками, подогреваемыми горячей водой или паром.
При этом температуpa испаряющейся жидкости бывает обычно равна или несколько выше температуры увлажняемой воздушной среды. Примером холодного испарения является испарение простой лужи, разлитой по полу при том или ином технология, процессе. Температура испаряющейся жидкости сначала изменяется и приобретает установившийся характер только по истечении некоторого промежутка времени. Расположение приточных и вытяжных отверстий устанавливается в зависимости от наличия теплых или холодных токов в помещении. В первом случае правильнее делать приток в нижнюю зону и удалять воздух из верхней. Во втором случае следует придерживаться обратного размещения. Во влажных помещениях редко применяются какие-либо иные системы вентиляции кроме общей, основанной на подмешивании. Отсутствие точно очерченных нагретых влажных токов устраняет возможность применения общей полной вентиляции; системы же закрытая и точечная применяются очень редко в виду отсутствия острой вредности в повышенной влажности и возможности справиться с ней более простыми и дешевыми средствами.
Отличием затуманенных помещений от влажных являются столь энергичные выделения водяных паров, что они не успевают раствориться в окружающих слоях воздуха и сгущаются в туман. Обычно подобные условия происходят при очень энергичном испарении и тем более при кипении жидкости. Это обстоятельство вызывает образование более или менее стойкого конвективного тока над поверхностью испарения, открывающего возможность применения не только общей вентиляции с подмешиванием, но и полной.
Процесс сгущения водяных паров над поверхностью зеркала испарения и процесс обратного испарения их сопровождаются одинаковыми количественно тепловыми явлениями, но имеющими диаметрально противоположное значение (выделение тепла и поглощение его). Отсюда невольно напрашивается вывод о том, что никакого добавочного тепла для испарения сгустившихся паров не требуется. При энергичных испарительных процессах вентилирование помещений по системе общей перемешивания очень затруднительно, т. к. требует очень больших обменов воздуха.
В этом нетрудно убедиться из следующих соображений: на каждый 1 кг испаряющейся воды для получения в результате вентиляций 75%-ной влажности внутреннего воздуха при темп-ре +25° (что представляется очень слабым достижением) необходимо ввести при нормальной температуре + 25° 200 кг приточного воздуха, а при нормальной температуре + 20° около 70 кг. Подобная норма очень тяжела с точки зрения экономической. Поэтому представляется крайне желательным использование общей полной вентиляции.
Полного растворения тумана при этом конечно не получилось бы, но оно и не является необходимым, так как весь конвективный поток, состоящей из смеси воздуха и конденсата, выбрасывается в атмосферу. Представляется важным, чтобы весь конвективный ток, поднявшийся к перекрытию, беспрепятственно удалился через него.
При вентиляции затуманенных помещений применение закрытой системы вполне оправдывается и является вполне рентабельным вариантом. Конечно обмены при этом сильно падают, однако принимать менее 3 кг воздуха на 1 кг пара не следует даже и в тех тучаях, когда закрытия позволяют дать вдень малые отверстия для наблюдения за процессом. Наличие конвективных токов делает желательным значительную высоту помещения или по крайней мере устройство сверху сборника для них. Ограждающие конструкции должны иметь утепление, предохраняющее от конденсации. С этой точки зрения крайне нежелательными являются верхние фонари, представляющие собой холодильники для конвективных токов. В случае неизбежности их постановки необходимо применять двойное остекление. Под фонарями полезно устанавливать нагреватели из гладких труб, а в виде резервной меры — сборные желобки для конденсата.
Если некоторые физические признаки сближают газы с водяными парами, то существуют и другие, которые в несравненно больней степени создают между ними такое резкое различие, которое совершенно устраняет возможность отождествления методов вентилирования помещений, зараженных теми и другими. Водяные пары — неизбежная составная часть воздуха. Задачей вентиляции является только понижение или повышение содержания водяных паров в воздухе помещений, но отнюдь не полное удаление их и создание абсолютно сухого воздуха.
В противоположность этому газы, изменяющие нормальный состав воздуха, всегда являются нежелательной его примесью. Даже в тех случаях, когда эта примесь сама по себе совершенно безвредна, присутствие ее в воздухе уменьшает содержание полезных для дыхания компонентов, что при значительных дозах нарушает нормальный процесс дыхания. В большинстве же случаев вентиляционной технике приходится иметь дело с газами столь вредными, что даже ничтожная примесь их опасна для пребывания человека. Поэтому только один из видов общей вентиляции — полная вентиляция — в некоторых случаях позволяет получить вполне обеспеченные результаты в нижней рабочей зоне в тех случаях, когда под влиянием одновременных тепловых факторов газовые выделения уносятся в верхнюю зону или же когда тот же результат получается под влиянием например упругости газов, заставляющей их прорываться через рабочую зону стойкой сосредоточенной струей. Санитарные преимущества закрытой системы вентиляции в данном случае настолько очевидны, что предпочтительное применение ее не возбуждало бы никаких сомнений, если бы не встречало серьезных, а иногда и непреодолимых затруднений. Газовые выделения по преимуществу имеют место на химических заводах, но именно в этой обстановке борьба с ними путем устройства закрытой вентиляции является наиболее трудной: аппаратура многих химических заводов настолько громоздка, что закрытия приобрели бы характер больших сооружений.
Успешность борьбы с сильной запыленностью помещений путем общей вентиляции является очень сомнительной. Можно конечно определить такие обмены воздуха, которые в среднем понизят содержание пыли до пределов, допускаемых гигиеной. Однако у самых очагов возникновения пыли содержание ее будет всегда более значительным и может сильно превысить допустимые количества.
Убедительным примером является работа шлифовальных и точильных или подобных им аппаратов. Небольшое число их, работающее в большом помещении, в общем итоге отдает помещению столь ничтожные количества пыли, что для допустимого содержания ее достаточно было бы ничтожного обмена. Однако в непосредственной близости от этого оборудования, т. е. именно там, где находится обслуживающий их человек, содержание пыли наблюдается в количествах, далеко превышающих допустимые.
Поэтому рассчитывать на успешные результаты применения общей вентиляции было бы ошибочно. Только в тех случаях, когда источники пыления очень многочисленны и относительно равномерно распределены по помещению, когда независимо от пыли требуется усиленная вентиляции для борьбы с другими факторами, удается снизить пыльные концентрации до допустимой нормы.
Примером являются ткацкие и прядильные залы. Обмены их вентиляции подсчитываются на достижение определенных норм температуры и влажности и выражаются очень солидными цифрами (ткацкие 5—7 обменов, прядильные в некоторых отделениях до 20 обменов). Несмотря на обильное выделение пыли эти обмены обеспечивают сравнительно скромное содержание ее в воздухе помещений. При сравнительно малом числе источников пыления и возможности охватить их закрытиями, не препятствующими технологическому процессу, предпочтительной является закрытая пылесосная вентиляция.
Необходимым условием правильного действия последней является:
Независимо от закрытия источников пыления в помещениях необходимо устраивать и общую вентиляцию нижней зоны. Вытяжные отверстия как в этом случае, так и в случае применения общей, располагаются у пола помещения. Приточные отверстия устраиваются в верхней воне, причем температуру приточного воздуха следует принимать несколько выше температуры помещения. Это вполне согласуется с применением воздушной системы отопления, но, разумеется, без рециркуляции. Желательна окраска помещения внутри хорошей масляной краской, позволяющей время от времени смывать пыль. Полы должны быть сделаны из материалов, допускающих обильное частое мытье.
В большинстве случаев при вентиляции помещений приходится считаться не с одним, а с двумя и даже тремя видами вредных выделений. Это обстоятельство существенно осложняет задачу, а иногда делает ее неразрешимой. Это имеет место, когда одни вредные выделения требуют создания вентилирующих токов воздуха в одном направлении, а другие — в противоположном. Подобные выделения можно назвать «встречными» друг к другу в отличие от «попутных», требующих одного и того же направления воздушных токов. При наличии двух встречных вредных выделений по понятным соображениям приходится суммировать подсчитанные обмены. Применение закрытой - полностью разрешает вентиляционную задачу. Можно под закрытие брать какое-либо одно вредное выделение, с другим же бороться с помощью общей вентиляции. При этом однако требуется, чтобы под закрытие были взяты наиболее опасные вредные выделения; кроме того положение отверстий в закрытиях не должно противоречить расположению вытяжных отверстий общей системы.
