Вентиляция производственных объектов

90-л.етию 
МГА-МГИ-МГГУ 

посвящается 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С 
О 
В 
Е 
Т 

Председатель 

Л.А.ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

л.х гитис 

Члены редсовета 

И. В. ДЕМЕНТЬЕВ 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

А.В.КОРЧАК 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В.И. ОСИПОВ 

В.Л. ПЕТРОВ 

Э.М. СОКОЛОВ 

КН. ТРУБЕЦКОЙ 

В.А. ЧАНТУРИЯ 

Е.И. ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
московского 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО 

УНИВЕРСИТЕТА 

президент МГГУ, 

чл.-корр. РАН 

директор 

Издательства МГГУ 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик МАН ВШ 

академик РАН 

академик РАН 

академик МАН ВШ 

академик МАН ВШ 

академик РАН 

академик РАН 

академик РАН 

Н.О. Каледина 

ВЕНТИЛЯЦИЯ 

ПРОИЗВОДСТВЕННЬ~ 
ОБЬЕКIОВ 

Издание 4-е, стереотипное 

Рекомендовано Министерством образования 

и науки Российской Федерации в качестве 

учебного пособия для студентов высших 

учебных заведений, обучающихся 

по направлению подготовки бакалавров 

«Горное дело» 

Горное 
-----образование--------------~ 

МОСКВА 

И:.щюЕJIЬСIВО МОСКОВСКОЮ 

ГС>СУ.IЦ\РСIВЕННОЮ ЮРНОЮ УНИВЕРСИIЕIА 

2008 

УДК 658.3:622.7 

ББК 33.18 

к 17 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям 

кни:жным для взрослых. СанЛиН 1.2.1253---03», утвержденным 

Главным государственным санитарным врачом России 30 .марта 2003 г. (ОСТ 29.1 24--94). Санитарно-эпидемиологическое 

заключение Федершzьной службы по надзору в сфере защиты 

прав потребителей М 
77.99.60.953.ДОО8501.07.07 

Каледина Н.О. 

К 17 
Вентиляция производственных объектов: Учеб. пособие. 
4-е изд., стер.- М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2008.- 193 с.: ил. 

ISBN 978-5-7418-0551-0 (в пер.) 

Показана роль вентиляции в обеспечении безопасности 

жизнедеятельности. Приведены классификация систем вентиляции и методы контроля состояния воздушной среды. Рассмотрены теоретические основы вентиляции. Описаны инженерные 

средства обеспечения требуемых параметров воздуха. Изложены 

особенности вентиляции объектов горного производства 
шахт, рудников и карьеров. 

Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Горное дело». 

ISBN 978-5-7418-0551-0 

УДК 658.3:622.7 

ББК 33.18 

© Н.О. Каледина, 2007, 2008 
© Издаrельсrво МIТУ, 2007, 2008 
© Дизайн книги. Издательство 

МГГlf,2007,2008 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ОГЛАВЛЕНИЕ ......................................................... 5 

ВВЕДЕНИЕ .............................................................. 7 

1. РОЛЬ ВЕНТИЛЯЦИИ В ОБЕСПЕЧЕНИИ 
БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ . 9 
1.1. Воздух рабочей зоны ................................... 9 
1.2. Нормирование параметров воздуха рабочей 

зоны .............................................................. 14 
1.3. Задачи и функции вентиляции ..................... 22 
1.4. Требования к вентиляции производственных 

помещений ................................................... 25 

2. СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ............................... 29 
2. 1. Понятие вентиляционной системы ............. 29 
2.2. Классификация систем вентиляции ............. 31 
2.3. Системы естественной вентиляции .............. 34 
2.4. Системы искусственной вентиляции ........... 41 
2.5. Методы контроля состояния воздушной 

среды ............................................................ 67 

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ........................... 74 
3.1. Классификация воздушных струй ............... 74 
3.2. Основное уравнение вентиляции .................. 77 
3.3. Аэродинамический расчет вентиляционных 

сетей .............................................................. 79 
3.4. Характеристика вентиляционной сети ........ 86 
3.5. Характеристика вентилятора ...................... 87 
3.6. Методы расчета требуемых расходов. . ...... 89 
3. 7. Определение расчетного количества 

вредностей, поступающих в помещение ..... 95 

5 

4. ИНЖЕНЕРНЫЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ 
ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА ........ 1 О 1 
4.1. Проветривание помещений ........................ 1 О 1 
4.2. Отопление и кондиционирование воздуха. 107 
4.3. Очистка воздуха в вентиляционных 

системах ....................................................... 122 

5. ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ГОРНЫХ 
ПРЕДПРИЯТИЙ ................................................ 138 
5.1. Особенности вентиляции объектов ropнoro 

производства ................................................ 1 38 
5.2. Понятие способа и схемы вентиляции ........ 150 
5.3. Схемы вентиляции шахт .............................. 154 
5.4. Схемы вентиляции выемочных участков .... 159 
5.5. Способы и схемы проветривания 

тупиковых выработок .................................. 166 
5.6. Средства проветривания ............................. 172 
5.7. Естественная вентиляция карьеров ............. 176 
5.8. Искусственная вентиляция карьеров ........... 182 

ЛИТЕРАТУРА ......................................................... 192 

6 

ВВЕДЕНИЕ 

Вентиляция относится к средствам нормализации 

воздуха рабочей зоны: его чистоты, подвижности, комфортного температурно-влажностиого режима. Для современных производств, характеризующихся значительными выделениями вредных веществ, необходимо также 

обеспечивать очистку воздуха, выбрасываемого в земную атмосферу. Возможности вентиляции в решении 

этих задач не беспредельны. Поэтому в целях обеспечения гигиенических условий микроклимата, сокращения 

расходов на вентиляц_ионные сооружения, устранения 

излишних затрат энергии и топлива, а также решения 

экологических задач необходимо при разработке и организации технологических процессов исключать из них 

операции и работы, сопровождающиеся поступлением в 

произведетвенное помещение теплого и холодного воздуха, выделением в воздух рабочих помещений влаги, 

вредных паров, газов, аэрозолей и др. При выборе технологических процессов следует отдавать предпочтение 

таким, которые характеризуются наименьшим количеством вредных произведетвенных факторов. При конструировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации 

технологического оборудования должны предусматриваться соответствующие меры по предупреждению или 

снижению до минимума вредных выделений в воздух 

рабочих помещений. При этом важное значение имеют 

местные отсосы, встроенные в оборудование, позволяющие устранять вредности в местах их возникновения. 

Если невозможно полное устранение вредных выделений, следует максимально ограничить их распространение в рабочих зонах помещений до величин, не превышающих предельно допустимых. 

7 

Н.О. КАЛЕДИНА 

В связи с вышесказанным наиболее целесообразной является совместная работа технологов и специалистов по вентиляции в направлении оптимального решения задач нормализации воздуха рабочей зоны. Этим 

обусловлена необходимость изучения основ вентиляции 

для студентов всех технических специальностей. 

Учебное пособие предназначено для изучения 

курса ••Безопасность жизнедеятельности" (в дополнение 

к соответствующему учебнику), а также может быть использовано при разработке дипломных проектов бакалавров и инженеров. 

8 

1. 
РОЛЬ ВЕНТИЛЯЦИИ В ОБЕСПЕЧЕНИИ 

БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

1.1. Bo3ggx paбolfeii 3оны 

Для обеспечения высокой производительности и 

работоспособности человека в процессе труда в производственных помещениях необходимо создавать такие 

условия, которые соответствовали бы физиологическим 

потребностям его организма и способствовали бы сохранению его структурной и функциональной целостности на протяжении длительного времени. Воздушная 

среда при этом имеет первоетеленное значение, так как 

наличие воздуха является необходимым условием жизни 

человека. 

Атмосферный воздух (у поверхности Земли) представляет собой многокомпонентную смесь, которая содержит (в объемных процентах): азота - 78,08, кислорода- 20,95, озона и других инертных газов (аргона, гелия, 

неона, криптона, ксенона, радона) - 0,94, углекислого 

газа - 0,03, прочих газов - 0,0 1. Воздух такого состава 

наиболее благоприятен для человека. Водяной пар составляет в среднем от 0,2 до 2,6 %. Содержание углекислого газа при расчетах принимается равным: в сельской 

местности- 0,03, в городах- 0,04-0,07. Озон в ощутимых 

количествах присутствует в лесном, горном и морском 

воздухе. 

Однако воздух рабочей зоны редко имеет такой 

химический состав, так как большинство технологических процессов сопровождается выделением вредных 

веществ паров, газов, твердых и жидких частиц, загрязняющих воздушную среду производственных помещений. В соответствии с принятой терминологией под 

9 

Н.О. КАЛЕДИНА 

воздухом рабочей зоны понимают параметры воздушной 

среды на рабочем месте, то есть в пространстве высотой 

до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания 

работающих. 

Важнейшей жизнеобеспечивающей функцией организма человека является дыхание, для которого требуется вполне определенный химический состав воздуха. 

Изменение состава воздуха по определенным компонентам даже в незначительных пределах может приводить к 

снижению работоспособности, к заболеваниям или гибели организма. Так, для дыхания человека требуется 

содержание кислорода в пределах 19-21 % (по объему). 

Снижение содержания кислорода сказывается в первую 

очередь на работе сердечно-сосудистой и центральной 

нервной системы, приводит к повышенной утомляемости, снижению работоспособности, ослаблению функции 

внимания, повышению числа допускаемых ошибок. 

Технологические процессы зачастую сопровождаются выделением в атмосферу производственного помещения значительных объемов газообразных (газы, 

пары) и твердых (пыль) примесей. Эти примеси могут 

быть ядовитыми и приводить к отравлениям, или нейтральными химически, но снижающими объемное содержание кислорода в воздухе рабочей зоны. Таким образом, воздушная среда на производстве практически 

всегда является потенциально опасной для человека, поскольку химический состав ее отличается от атмосферного воздуха. 

Поэтому к составу воздуха рабочей зоны предъявляются достаточно жесткие требования, обязательные 

для выполнения. 

На работоспособность и состояние здоровья человека существенно влияют также параметры производ
10 

РОЛЬ ВЕНТИЛЯЦИИ В ОБЕСПЕЧЕНИИ 
БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

ственного микроклимата, то есть метеорологические 

условия на рабочем месте. 

Метеорологические условия определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения и давления воздуха, а также температурой окружающих поверхностей. 

Все эти параметры могут изменяться в широких пределах. Однако, несмотря на колебания параметров микроклимата, температура тела остается, как правило, постоянной. Комплекс сложных физиологических процессов, 

поддерживающих постоянной температуру тела человека при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы, называют терморегуляцией. 

Температура тела здорового человека составляет 

35-37 ос независимо от температуры окружающей среды. Именно этот диапазон температур обеспечивает 

нормальное протекание биохимических реакций организма. Но при выполнении трудовых операций повышается выделение тепла, которое необходимо отводить, 

чтобы не допустить перегревания тела, т.к. это может 

нарушить функционирование органов и систем организма. 

В производственной или бытовой обстановке система терморегуляции организма человека стремится 

поддерживать температуру тела на уровне 36,5 °С. Эта 

температура является результирующей двух процессов: 

внутреннего производства тепла в теле в результате реакций обмена и внешнего теплообмена. Отдача теплоты 

организмом человека во внешнюю среду происходит 

тремя основными путями: конвекцией, излучением и испарением. 

В условиях высокой температуры окружающего 

воздуха кровеносные сосуды кожи расширяются. При 

11 

Н.О. КАЛЕДИНА 

этом происходит повышенный приток крови к поверхности тела, и теплоотдача в окружающую среду значительно увеличивается. Однако при температурах окружающего воздуха и поверхностей оборудования в помещении 30-35 ос отдача теплоты конвекцией и излучением значительно снижается. 

При более высокой температуре теплота отдается 

полностью путем испарения с поверхности кожи. Интенсивное потоотделение ведет к потере определенного количества влаги, а вместе с ней и соли, которые играют 

важную роль в жизнедеятельности организма. Поэтому 

в горячих цехах питьевую воду слегка подсаливают. 

На понижение температуры окружающего воздуха организм человека реагирует иначе: кровеносные сосуды кожи сужаются, приток крови к поверхности тела 

замедляется и отдача теплоты конвекцией и излучением 

уменьшается. 

Повышенная влажность воздуха (q>>85 %) также 

затрудняет терморегуляцию вследствие уменьшения испарения пота, а слишком низкая влажность (q><20 %) 

вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных 

путей. Оптимальные уровни относительной влажности 

находятся в пределах 40-60 %. 

Движение воздуха в помещениях является важным 

фактором, влияющим на тепловое самочувствие человека. Увеличивая отдачу теплоты, движение воздуха в 

жарком помещении улучшает состояние организма, но 

оказывает на него неблагоприятное воздействие при 

низкой температуре воздуха в холодный период года. 

Минимальная скорость движения воздуха, ощущаемая человеком, составляет 0,1 
м/с. В зимнее время 

скорость движения воздуха в помещениях не должна 

превышать 0,2-0,5 м/с, а в летнее 0,2-1,0 м/с. В горячих 

12