Дипломная работа: Система воздухообмена на станциях обслуживания автомобилей

Дизелизация и перевод значительной части автомобилей на газовое топливо, положительно сказываются на экономии топлива и снижении загрязнения окружающей среды. Применение природного газа вместо бензина сокращает содержание в отработавших газах СО в 1,5–3 раза.

Увеличение содержания токсичных веществ в отработавших газах карбюраторных двигателей вызывается следующими основными причинами:

– изменением технического состояния карбюратора (засорением главного и вспомогательного жиклеров; неисправностью устройства, регулирующего уровень топлива в поплавковой камере; неправильной регулировкой карбюратора);

– неисправностями в системе зажигания, вызывающими неправильную установку зажигания и ослабление искры (подгоранием контактов прерывателя, нарушением изоляции проводов, замыканием обмоток катушки высокого напряжения и др.);

– износными явлениями, нарушением регулировок в газораспределительном механизме и отложением нагара в цилиндрах двигателя.

К неисправностям дизельных двигателей, вызывающим повышенное содержание токсичных веществ в отработавших газах, следует отнести: засорение сопловых отверстий форсунок; заедание иглы форсунки; износ прецизионных пар; негерметичность топливоподающей аппаратуры и неправильная ее регулировка.

Работа автомобиля характеризуется частой сменой скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя. При этом существенно изменяется состав смеси, влияющей на токсичность отработавших газов. Максимальная концентрация NOx в отработавших газах карбюраторных и дизельных двигателей соответствует наиболее экономичным режимам работы. При этом содержание СО минимально.

Частота вращения коленчатого вала двигателя оказывает влияние на условия прохождения заряда через систему впуска и на завихрение его в цилиндрах и тем самым на испарение и смесеобразование топлива. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя с 2800 до 5600 мин-1 уменьшается содержание СО в отработавших газах в 2 раза. Минимальная токсичность отработавших газов обеспечивается при средних нагрузочных и скоростных режимах.

Токсичность отработавших газов зависит и от теплового режима двигателя. Минимальная токсичность наблюдается при температуре охлаждающей жидкости 85–95оС. Понижение температуры охлаждающей жидкости, например, у двигателя ЗИЛ – 130, с 85 до 40оС приводит к росту выбросов СО на 15–35% и СН в 1,25–2,8 раза при увеличении расхода топлива на 25–40%. При перегреве двигателя возникают перебои в его работе, а содержание СН в отработавших газах увеличивается.

Таким образом, выбор и реализация рационального режима работы двигателя и автомобиля являются первым условием сокращения содержания вредных компонентов в отработавших газах.

Загрязнение деталей двигателя отложениями, образовавшимися в процессе эксплуатации, увеличивает выброс токсичных веществ. Ухудшение подвижности поршневых колец в канавках поршней вызывает потерю компрессии, при этом в картер уносится до 35% СН.

Периодическая промывка системы смазки промывочными маслами снижает выброс СО в среднем на 27%, а выброс органических аэрозолей в среднем на 45%.

Для определения СО в отработавших газах используют газоанализаторы, принцип действия которых основан на поглощении различными газовыми компонентами инфракрасных лучей с определенной длиной волны и на каталитическом дожигании отработавших газов с использованием электрического моста.

Что касается дизелей, то для количественной оценки дымности отработавших газов применяются два метода: просвечивание отработавших газов и их фильтрацию.

Санитарными нормами установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений. Так, предельно допустимая разовая (за 30 мин) концентрация акролеина, бензина, окиси углерода, окислов азота, углеводородов соответственно составляет 0,2; 100; 20; 5; 300 мг/м3.

Чтобы обеспечить данные требования, зоны ТО и ремонта обеспечивают приточно-вытяжной вентиляцией, сокращают работу двигателей автомобилей в помещении, применяют отсосы отработавших газов, используют конвейеры для перемещения автомобилей на поточных линиях ЕО и ТО.

8.1 Анализ источников загрязнения окружающей среды автосервиса

Одним из источников загрязнения окружающей среды являются отработанные шины, которые в больших количествах накапливаются в местах их эксплуатации, отягощая и без того тяжелую экологическую обстановку регионов. Вывозимые на свалки или рассеянные на окружающих территориях, они длительное время загрязняют природную среду вследствие высокой стойкости к воздействию внешних факторов. При складировании в шинах накапливается вода, что делает их идеальным местом для размножения кровососущих насекомых, переносчиков инфекционных заболеваний. Контакт шин с дождевыми осадками и грунтовыми водами сопровождается вымыванием ряда токсичных органических соединений: дифениламина, дибутилфталата, фенантрена и т.д. В жилых районах, находящихся рядом с шинными свалками, часто наблюдается рост уровня таких заболеваний, как энцефалит. Изношенные шины огнеопасны, хотя и не являются легковоспламеняющимся материалом, но в случае возгорания (вследствие поджога, удара молнии и т.д.), погасить их достаточно трудно, что приводит к продолжительным пожарам на свалках. При горении они выделяют огромное количество токсичных веществ, которые становятся источником повышенной опасности для человека: это прежде всего – бифенил и бенз(а)пирен, относящиеся к сильнейшим канцерогенам. К загрязнению почвы и грунтовых вод приводит также слив сточных вод от деятельности автомоек, в которых также растворены вредные и токсичные компоненты. Кроме предотвращения загрязнения грунтов большой проблемой встает нерациональное использование питьевой воды, т.к. практически все объекты автосервиса, в т.ч. и автомойки, используют обычную питьевую воду городского водоснабжения. Расчеты показывают, что водопотребление одной автомойки, состоящей в среднем из 4 боксов (~ 20 рабочих), составит примерно 164,25 куб. м в год. Свежей воды на производственные нужды используется 29 млн. куб. м. В связи с этим актуальным становится вопрос использования на объектах обслуживания автотранспорта системы оборотного водоснабжения с этапом очистки воды от вредных компонентов, что позволит на 80–90% снизить водопотребление на хозяйственные нужды свежей воды. Учитывая специфику производства станций технического обслуживания, их размещение и деятельность регламентируется многими санитарно-гигиеническими, экологическими и градостроительными нормативами, что обуславливает необходимость четкого соблюдения расстояний от селитебной территории, общественных зданий, объектов соцкультбыта, поверхностных водоемов и др. Однако, на данный момент многие станции технического обслуживания расположены в частной жилой зоне, которые осуществляют свою деятельность без согласования с органами охраны окружающей среды, санитарно – эпидемиологического надзора, не производится поверка оборудования в органах Госстандарта. Многие из них даже не имеют юридических документов на занятие данным видом деятельности и не производят оплату налогов и других обязательных платежей в бюджет. Отдельно стоящие пункты вулканизации помимо перечисленных проблем, ухудшают архитектурный облик города. Вокруг них нередко образуются места скопления производственных отходов (автомобильных покрышек, металлолома и т.д.). Станция технического обслуживания, сама является объектом загрязнения окружающей среды. В процессе ее происходит образование различных отходов производства, загрязнение воздушного бассейна, почвы, возможно загрязнение грунтовых и подземных вод. При ремонте двигателя, топливной системы, кузова в атмосферу выделяются до 20 загрязняющих веществ, в составе которых присутствуют вещества первого и второго класса опасности, причем основную долю выбросов составляют вещества, по которым в городе наблюдается стойкое фоновое превышении концентрации допустимых уровней. Также ремонт автомобиля сопровождается образованием значительных объемов производственных отходов: отработанные масла, фильтры, авторезина, использованные металлические узлы, возможность утилизации которых практически в городе Алма-Аты отсутствует, т.к. не развиты производство по переработке этих отходов. В результате чего производится повторное использование отработанных масел, их слив в почвы, сжигание авторезины в бытовых печах для нужд отопления частного сектора. Основными проблемами в области управления отходами остаются несовершенство существующей системы сбора, переработки и утилизации отходов, а также возникновение стихийных свалок. В этих условиях актуальной является задача регламентации деятельности станций технического обслуживания, повышения уровня контроля за своевременностью и качеством проведения технического обслуживания всеми владельцами транспорта, а также практическая реализация современных производств на основе отходов производства и потребления объектов автосервиса.

8.2 Повышение качества услуг, предоставляемых автосервисными предприятиями как метод уменьшения вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду

Рассматривается сложившаяся ситуация в сфере автотранспортных услуг, а также возникшие проблемы, связанные с переходом к рыночному механизму хозяйствования. Определяется важность качества технического обслуживания автомобилей и актуальность исследований, направленных на его повышение. А также влияние технического обслуживания автомобилей на экологию окружающей среды и методы уменьшения вредного воздействия.

В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями и автомобильным транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством.

Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Всего 15% его расходуется на движение автомобиля, а 85% «летит на ветер». К тому же камеры сгорания автомобильного двигателя – это своеобразный химический реактор, синтезирующий ядовитые вещества и выбрасывающий их в атмосферу.

Двигаясь со скоростью 80–90 км/ч в среднем автомобиль превращает в углекислоту столько же кислорода, сколько 300–350 человек. Но дело не только в углекислоте. Годовой выхлоп одного автомобиля это 800 кг окиси углерода, 40 кг окислов азота и более 200 кг различных углеводородов. В этом наборе весьма коварна окись углерода. Из-за высокой токсичности её допустимая концентрация в атмосферном воздухе не должна превышать 1 мг/м3. Известны случаи трагической гибели людей, запускавших двигатели автомобилей при закрытых воротах гаража. В одноместном гараже смертельная концентрация окиси углерода возникает уже через 2–3 минуты после включения стартера. В холодное время года, остановившись для ночлега на обочине дороги, неопытные водители иногда включают двигатель для обогрева машины. Из-за проникновения окиси углерода в кабину такой ночлег может оказаться последним.

Из соединений металлов, входящих в состав твёрдых выбросов автомобилей, наиболее изученными являются соединения свинца. Это обусловлено тем, что соединения свинца, поступая в организм человека и теплокровных животных с водой, воздухом и пищей, оказывают на него наиболее вредное действие. До 50% дневного поступления свинца в организм приходится на воздух, в котором значительную долю составляют отработавшие газы автомобилей.

Поступления углеводородов в атмосферный воздух происходит не только при работе автомобилей, но и при разливе бензина. По данным американских исследователей в Лос-Анджелесе за сутки испаряется в воздух около 350 тонн бензина. И повинен в этом не столько автомобиль, сколько сам человек. Чуть-чуть пролили при заливке бензина в цистерну, забыли плотно закрыть крышку при перевозке, плеснули на землю при заправке на автозаправочной станции, и в воздух потянулись различные углеводороды.

Проблема качества предоставляемых услуг (в том числе и в области автосервиса) получила особую актуальность в мировой практике, вылившись в принятие серии международных стандартов качества ISO 9000. В нашей стране стандарты качества закреплены на законодательном уровне принятием стандарта ГОСТ Р ИСО 9000, являющегося переводом и адаптацией международного стандарта ISO 9000. Сертификация по ISO 9000 в мировой практике не является обязательным требованием к производителям. Она обязательна (по закону) только для поставщиков в военной и аэрокосмической отраслях, а также в некоторых отраслях, производящих продукцию, от качества которой зависят жизни людей.

В России количество дорожно-транспортных происшествий из года в год сохраняется в пределах 160–170 тыс.; количество раненых – 180–190 тыс., а количество погибших – 29–35 тыс. человек. По данным специальных исследований МАДИ (ГТУ) от 8 до 10% ДТП происходит по причине неудовлетворительного технического состояния автомототранспортных средств. Количество ДТП со смертельным исходом из-за неисправности автомобилей много больше, чем из-за ошибок водителей, пешеходов и пассажиров. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что автосервисные предприятия производят именно ту продукцию, от качества которой зависят жизни людей, а значит, эта отрасль требует контроля со стороны государства.

Особое внимание необходимо обратить на то, что автомобильный транспорт является основным источником загрязнения окружающей среды, особенно в крупных городах. Например, в Москве в отдельных ее районах количество вредных выбросов от автомобилей достигает до 80% от общего баланса загрязнения атмосферы. Большие города в буквальном смысле задыхаются от смога, основным источником которого является автомобильный транспорт. В связи с этим принятие законов по охране окружающей среды, разработка и внедрение эффективных мероприятий по сокращению вредных выбросов в атмосферу является исключительно актуальным. Надо отметить, что эта очень важная работа организована в настоящее время в России неудовлетворительно. Показателем является то обстоятельство, что отечественные грузовые автомобили и автобусы не пропускаются в Европу, так как они не удовлетворяют нормативам по вредным выбросам отработавших газов.

В экономически развитых странах мероприятиям по охране окружающей среды от вредного воздействия автотранспорта уделено огромное внимание. Например, в США, загрязнение, приходящееся на автотранспорт, в настоящее время составляет 36%. Эти показатели были достигнуты благодаря тому, что с 1968 г. проводится систематическая работа по сокращению вредных выбросов автотранспортом, включающая:

– регламентацию допустимого выброса вредных веществ;

– совершенствование конструкции автомобилей;

– повышение уровня контроля, ТО и ремонта автомобилей в эксплуатации;

– улучшения условий и организации дорожного движения.

Достигнуты впечатляющие результаты. По легковым автомобилям (на 1992 г.) количество выбросов углеводородов (СН) уменьшилось а 26 раз, окиси углерода (СО) в 25 раз, окиси азота (NOх) в 4 раза. По грузовым автомобилям соответственно снижение составляет 10, 10 и 1,5 раза. Наблюдается дальнейшее ужесточение нормативов и жесткий контроль со стороны государственных органов. Автомобилестроители достигают выполнение нормативов по расходу топлива и состава отработавших газов за счет установки бортовых компьютеров и совершенствования конструкции двигателей.

Уровень контроля, ТО и ремонта автомобилей на автосервисных предприятиях оказывает непосредственное влияние на экологическую ситуацию в городе, регионе и в стране в целом. Поэтому работа по повышению уровня технических воздействий на предприятиях автосервиса необходима для сохранения атмосферы городов, насыщенных автотранспортом.

В перспективе управление предприятиями автосервиса должно быть основано на сочетании принципов государственного регулирования, административного контроля и отраслевого самоуправления через отраслевые ассоциации и союзы. Происходящие на автомобильном транспорте изменения и его дальнейшая реформа должны быть увязаны с Федеральным законодательством, в частности с законами «О техническом регулировании», «Об охране окружающей среды», «О безопасности дорожного движения» и др., Федеральной целевой программой «Развитие автомобильной промышленности России», Концепцией транспортной политики Российской Федерации, постановлениями правительства.

9. Методика расчета вентиляционной системы расхода воздуха

В гараже или на СТО, в мастерских постоянно происходит выхлоп из транспортных средств таких газов, как окись углерода (CO) и окись азота (NOх). Данные окиси являются очень опасными для человека. Обеспечение вентиляцией таких помещений является мерой необходимой, обязательной и важной.

Гаражи и мастерские с площадью более 50 м2 всегда должны быть оборудованы механической принудительной вентиляцией. Гаражи или мастерские с меньшей площадью могут быть оборудованы естественной вентиляцией с удалением отработанного воздуха через вытяжные каналы, площадь сечения этих каналов должна быть не меньше 0,2% от общей площади гаража или мастерской.

Необходимый воздухообмен в час

Минимальный воздухообмен может быть следующим

* на стоянке автомобилей кратность должна быть не менее 4 до 6

* на СТО или мастерских кратность может быть взята в пределах от 20 до 30

Приток воздуха в гараж может быть определен по следующей формуле

Q = n V (1)

где

Q = общая подача воздуха (м 3 / ч)

n = требуется смен воздуха в час (ч -1)

V = объем гаража (м 3)

Содержание CO в воздухе

Необходимое количество приточного воздуха может быть также определено по содержанию во внутреннем воздухе оксида углерода q CO, который в свою очередь определяется по следующей формуле

q CO = (20 + 0,1* l 1) c 1 + 0.1 c 2* l 2 (1)

где q = количество CO в воздухе (м 3 / ч)

с 1 = количество мест на стоянке (количество автомобилей) или в гараже

l 1 = средняя дистанция, которую проезжают автомобили до места парковки в гараже или на стоянке

с 2 = количество автотранспортных средств, проезжающих через гараж

l 2 = средняя дистанция для автомобилей, проезжающих через гараж

а количество приточного воздуха Q:

Q = kq CO (2)

Где Q = необходимое количество свежего воздуха (м 3 / ч)

к = коэффициент, учитывающий время нахождения людей в гараже или на стоянке

к = 2, если в гараже люди находятся небольшое количество времени

к = 4, если люди находятся постоянно – СТО, мастерские

Вентиляция гаража. Пример.

Определение количества приточного воздуха

Стоянка машин

Необходимо определить подачу воздуха в помещение стоянки автомобилей со следующими данными: 10 машин, площадь 150 м 2, объем помещения 300 м2 и средняя дистанция, которую проезжают автомобили равна 20 метрам.

Все это может быть определено как:

Необходимый воздухообмен в час

Если будем использовать требование соблюдения необходимой кратности воздухообмена в час, а кратность для стоянок автомобилей (смотрите выше) должна быть не менее 4-х воздухообмена в час, то получим следующее значение расхода воздуха Q = 4*300 (м 3 / ч) = 1200 м 3 / ч

Содержание CO в воздухе

Если будем считать необходимую подачу свежего воздуха по выбросам от машин оксида углерода, то получим следующую величину q CO

q CO = (20 + 0,1* 20) 10 = 220 м 3 / ч CO

а необходимый расход воздуха

Q = 2*220 (м 3 / ч) = 440 м 3 / ч воздуха

Так как, при проектировании вентиляции в случае выбора величины необходимого воздухообмена в помещении всегда выбирают большую величину то расход приточного воздуха в помещении автостоянки должен быть 1200 м 3/ч.

Ремонтная мастерская, СТО

Необходимо определить расход приточного воздуха в помещении ремонтной мастерской (СТО) со следующим техническим заданием: количество машин 10, площадь помещения 150 м 2, объем помещения 300 м2 и средняя дистанция, которую проезжают автомобили равна 20 метрам.

Необходимый минимальный воздухообмен

Если будем использовать требование соблюдения необходимой кратности воздухообмена в час, а кратность для СТО (смотрите выше) должна быть не менее 20-го воздухообмена в час, то получим следующее значение расхода воздуха

Q = 20 * 300 (м 3 / ч)= 6000 м 3 / ч

Содержание CO в воздухе

Если будем считать необходимую подачу свежего воздуха по выбросам от машин оксида углерода, то получим следующую величину выброса q CO

q CO = (20 + 0,1* 20) 10 = 220 м 3 / ч CO

А необходимый расход воздуха (коэффициент равен 4 – люди в помещении находятся постоянно)

Q = 4*220 (м 3 / ч) = = 880 м 3 / ч воздуха

Подача воздуха должна быть не менее 6000 м 3 / ч.

Типичное решение вентиляции для небольших гаражей

Вентиляция гаража небольшого не требует сложного расчета. Свежий воздух поступает через решетки в наружной стене. Загрязненный воздух удаляется через отверстия в полу и крыше через решетки с помощью вентилятора

10. Расчет воздуховода общеобменной вентиляции

Для расчета необходимо знать теплофизические характеристики рабочего тела (воздуха):

– температура воздуха внутри воздуховода ;

– плотность воздуха  кг/м;

– плотность наружного воздуха  кг/м;

– температура наружного воздуха ;

Определяем естественное расчетное давление:

 Па, где

 м – вертикальное расстояние от центра оконного проема до устья вытяжной шахты;

Эквивалентный диаметр для каждого участка:

 м;

По заданному эквивалентному диаметру определяем площадь сечения трубы для каждого участка:

 м;

Скорость течения воздуха в воздуховоде для каждого участка будет равна:

, м/с, где

 расход удаляемого воздуха;

Для 1-го участка:  м/с;

Для 2-го участка:  м/с;

Для 3-го участка:  м/с;

Для 4-го участка:  м/с;

Для 5-го участка:  м/с;

Для 6-го участка:  м/с;

Для 7-го участка:  м/с;

Для 8-го участка:  м/с;

Для 9-го участка:  м/с;

Для 10-го участка:  м/с;

Для 11-го участка:  м/с;

Потери на 1 м длины участка характеризуется числом Рейнольдса:

, где

 коэффициент вязкости;

Для 1-го участка: ;

Для 2-го участка: ;

Для 3-го участка: ;

Для 4-го участка: ;

Для 5-го участка: ;

Для 6-го участка: ;

Для 7-го участка: ;

Для 8-го участка: ;

Для 9-го участка: ;

Для 10-го участка: ;

Для 11-го участка: ;

Ламинарный режим течения существует устойчиво при числах Рейнольдса Re<2300. При Re>2300 ламинарное течение теряет устойчивость. При 2300<Re<4000 существует переходный режим течения, а при Re>4000 течение становится турбулентным.

Так как Re>2300, то потери на 1 м длины участка для каждого участка будет равен:

, где

 кинетическая энергия воздуха;

Для 1-го участка:  Па/м;

Для 2-го участка:  Па/м;

Для 3-го участка:  Па/м;

Для 4-го участка:  Па/м;

Для 5-го участка:  Па/м;

Для 6-го участка:  Па/м;

Для 7-го участка:  Па/м;

Для 8-го участка:  Па/м;

Для 9-го участка:  Па/м;

Для 10-го участка:  Па/м;

Для 11-го участка:  Па/м;

Потеря давления на местное сопротивление для каждого участка:

, Па, где

 сумма коэффициентов местных сопротивлений (берется из табличных данных СНиП 2.04.05–91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»);

Для 1-го участка:  Па;

Для 2-го участка:  Па;

Для 3-го участка:  Па;

Для 4-го участка:  Па;

Для 5-го участка:  Па;

Для 6-го участка:  Па;

Для 7-го участка:  Па;

Для 8-го участка:  Па;

Для 9-го участка:  Па;

Для 11-го участка:  Па;

Для 10-го участка:  Па;

 коэффициент, учитывающий шероховатость стенок воздуховода, определяется для каждого участка по СНиП 2.04.05–91.

Полное давление, по которому выбирается вентилятор, определяется по формуле:

 Па;

На заданную подачу вентиляторной установки принимаем запас в пределах 10% на возможные дополнительные потери.

Определяем полную мощность вентилятора:

 Вт = 0,864 кВт, где

 производительность вентилятора;

 давление, создаваемое вентилятором;

 КПД вентилятора;

 КПД привода клиноременной передачи.

Определяем установочную мощность с запасом:

 кВт, где

 коэффициент запаса.

По полученной мощности подбираем вентилятор ВЦ-4–70–3.15, мощностью электродвигателя 1,5 кВт, производительностью 1560 – 3800 м/ч.

Расчет воздуховода ведется по той же методике, что и расчет воздуховода для общеобменной системы вентиляции.

Расход воздуха от одного автомобиля равен L = 200 м/ч, количество автомобилей в помещении – 4.

Определяем естественное расчетное давление:

 Па, где

 м – вертикальное расстояние от центра оконного проема до устья вытяжной шахты;

Эквивалентный диаметр для каждого участка:

 м;

По заданному эквивалентному диаметру определяем площадь сечения трубы для каждого участка:

 м;

Скорость течения воздуха в воздуховоде для каждого участка будет равна:

, м/с, где

 расход удаляемого воздуха;

Для 1-го участка:  м/с;

Для 2-го участка:  м/с;

Для 3-го участка:  м/с;

Для 4-го участка:  м/с;

Для 5-го участка:  м/с;

Потери на 1 м длины участка характеризуется числом Рейнольдса:

, где

 коэффициент вязкости;

Для 1-го участка: ;

Для 2-го участка: ;

Для 3-го участка: ;

Для 4-го участка: ;

Для 5-го участка: ;

Так как Re>2300, то потери на 1 м длины участка для каждого участка будет равен:

, где

 кинетическая энергия воздуха;

Для 1-го участка:  Па/м;

Для 2-го участка:  Па/м;

Для 3-го участка:  Па/м;

Для 4-го участка:  Па/м;

Для 5-го участка:  Па/м;

Потеря давления на местное сопротивление для каждого участка:

, Па, где

 сумма коэффициентов местных сопротивлений (берется из табличных данных СНиП 2.04.05–91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»);

Для 1-го участка:  Па;

Для 2-го участка:  Па;

Для 3-го участка:  Па;

Для 4-го участка:  Па;

Для 5-го участка:  Па;

 коэффициент, учитывающий шероховатость стенок воздуховода, определяется для каждого участка по СНиП 2.04.05–91.

Полное давление, по которому выбирается вентилятор, определяется по формуле:

 Па;

На заданную подачу вентиляторной установки принимаем запас в пределах 10% на возможные дополнительные потери.

Определяем полную мощность вентилятора:

 Вт = 0,091кВт, где

 производительность вентилятора;

 давление, создаваемое вентилятором;

 КПД вентилятора;

 КПД привода клиноременной передачи.

Определяем установочную мощность с запасом:

 кВт, где

 коэффициент запаса.

По полученной мощности подбираем вентилятор ВЦ-4–70–2.5, мощностью электродвигателя 0,18 кВт, производительностью 430 – 960 м/ч.

Все найденные значения заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Название

При выборе оборудования для системы вентиляции необходимо рассчитать следующие параметры:

– Производительность по воздуху;

– Мощность калорифера;

– Рабочее давление, создаваемое вентилятором;

– Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;

– Допустимый уровень шума.

Ниже приводится упрощенная методика подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в бытовых условиях.

Производительность по воздуху

Подбор оборудования для системы вентиляции начинается с расчета требуемой производительности по воздуху или «прокачки», измеряемой в кубометрах в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией, в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его площадь.

Расчет начинается с определения требуемой кратности воздухообмена, которая показывает сколько раз в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении. Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков 3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует 300 кубометров в час.

Требуемая кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей, мощности тепловыделяющего оборудования и определяется СНиП (Строительными Нормами и Правилами). Так, для большинства жилых помещений достаточно однократного воздухообмена, для офисных помещений требуется 2–3 кратный воздухообмен.

Для определения требуемой производительности необходимо рассчитать два значения воздухообмена: по кратности и по количеству людей, после чего выбрать большее из этих двух значений.

Расчет воздухообмена по кратности:

L = n * S * H, где

L – требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч;

n – нормируемая кратность воздухообмена: для жилых помещений n = 1, для офисов n = 2,5;

S – площадь помещения, м2;

H – высота помещения, м;

Расчет воздухообмена по количеству людей:

L = N * Lнорм, где

L – требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч;

N – количество людей;

Lнорм – норма расхода воздуха на одного человека:

– в состоянии покоя 20 м3/ч;

– работа в офисе 40 м3/ч;

– при физической нагрузке – 60 м3/ч.

Рассчитав необходимый воздухообмен, выбираем вентилятор или приточную установку соответствующей производительности. При этом необходимо учитывать, что из-за сопротивления воздухопроводной сети происходит падение производительности вентилятора. Зависимость производительности от полного давления можно найти по вентиляционным характеристикам, которые приводятся в технических характеристиках.

Для справки: участок воздуховода длиной 15 метров с одной вентиляционной решеткой создает падение давления около 100 Па.

Типичные значения производительности систем вентиляции:

Для квартир – от 100 до 500 м3/ч;

Для коттеджей – от 1000 до 2000 м3/ч;

Для офисов – от 1000 до 10000 м3/ч.

Мощность калорифера

Калорифер используется в приточной системе вентиляции для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности системы вентиляции, требуемой температурой воздуха на выходе системы и минимальной температурой наружного воздуха. Два последних параметра определяются СНиП.

Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть не ниже +18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоной и для Москвы равна -26°С (рассчитывается как средняя температура самой холодной пятидневки самого холодного месяца в 13 часов).

Таким образом, при включении калорифера на полную мощность он должен нагревать поток воздуха на 44°С. Поскольку сильные морозы в Москве непродолжительны, в приточных системах можно устанавливать калориферы, имеющие мощность меньше расчетной. При этом приточная система должна иметь регулятор производительности для уменьшения скорости вентилятора в холодное время года.

При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения:

Возможность использования однофазного (220 В) или трехфазного (380 В) напряжения питания.

При мощности калорифера свыше 5 кВт необходимо 3-х фазное подключение, но в любом случае 3-х фазное питание предпочтительней, так как рабочий ток в этом случае меньше.

Максимально допустимый ток потребления. Ток, потребляемый калорифером, можно найти по формуле:

I = P / U, где

I – максимальный потребляемый ток, А;

Р – мощность калорифера, Вт;

U – напряжение питание:

220 В - для однофазного питания;

660 В (3 × 220В) для трехфазного питания.

В случае если допустимая нагрузка электрической сети меньше чем требуемая, можно установить калорифер меньшей мощности. Температуру, на которую калорифер сможет нагреть приточный воздух, можно рассчитать по формуле:

ΔT = 2,98 * P / L, где

ΔT – разность температур воздуха на входе и выходе системы приточной вентиляции, °С;

Р – мощность калорифера, Вт;

L – производительность вентиляции, м3/ч.

Типичные значения расчетной мощности калорифера – от 1 до 5 кВт для квартир, от 5 до 50 кВт для офисов. Если использовать электрический калорифер с расчетной мощностью не представляется возможным, следует установить калорифер, использующий в качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного отопления (водяной калорифер).

Рабочее давление, скорость потока воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума

После расчета производительности по воздуху и мощности калорифера приступают к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей воздуха (решеток или диффузоров). Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. Далее по этой схеме рассчитывают три взаимосвязанных параметра – рабочее давление, создаваемое вентилятором, скорость потока воздуха и уровень шума.

Требуемое рабочее давление определяется техническими характеристиками вентилятора и рассчитывается исходя из диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного диаметра на другой, типа распределителей воздуха. Чем длиннее трасса и чем больше на ней поворотов и переходов, тем больше должно быть давление, создаваемое вентилятором. От диаметра воздуховодов зависит скорость потока воздуха. Обычно эту скорость ограничивают значением 4–5 м/с. При больших скоростях возрастают потери давления и увеличивается уровень шума. В тоже время, использовать «тихие» воздуховоды большого диаметра не всегда возможно, поскольку их трудно разместить в межпотолочном пространстве. Поэтому при проектировании систем вентиляции часто приходится искать компромисс между уровнем шума, требуемой производительностью вентилятора и диаметром воздуховодов.

Список литературы

1.    Синельников А.Ф., Штоль Ю.Л., Скрипников С.А. «Кузова легковых автомобилей: обслуживание и ремонт», М.: Транспорт, 1999 г.

2.    Епифанов Л.И. «Техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

3.    Шестопалов С.К. «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей», Высшая школа, 2001 г.

4.    Белов С.В. «Безопасность жизнедеятельности», М.: Высшая школа, 2001 г.

5.    Бакалов Б.В., Карпис Е.Е. «Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях», М.: Стройиздат, 1994 г.

6.    Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция», М.: Стройиздат, 1991 г.

7.    Соснин Ю.П. «Инженерные сети. Оборудование зданий и сооружений», М.: Высшая школа, 2001 г.

8.    Цимбалин В.Б., Успенский И.Н. Атлас конструкций. Шасси автомобиля – Москва: «Машиностроение», 1977, 106 с.

9.    Краткий автомобильный справочник. – 10-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1984. – 220 с.

10. Экологическая безопасность автотранспортного комплекса URL:http://www.centreco.ru/lit_def/41.php

11. Оборудование порошковой окраски URL:http://www.prompolymer.ru/opo.html

12. А.М. Козлитин, Б.Н. Яковлев, «Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Прогнозирование и оценка», учебное пособие, Саратов, 2000

13. Ю.В. Еганов, «Прогнозирование и оценка обстановки в чрезвычайных ситуациях», Обнинск, 2003]

14. Б.С. Мастрюков «Безопасность в чрезвычайных ситуациях», Москва, издательский центр «Академия», 2007