Воздуха и, тем сггмым, весьма существенно сократить расходы как тепловой, так и электрической энергии в системах промышленной вентиляции

1.6. Рециркуляция воздуха в системах промышленной вентиляции
Системы промышленной вентил^яции, как отмечалось в являются весьма значительными потребителями тепловой и электрической энергии.
Снижение энергопотребления этих систем может быть достигнуто как за счет совершенствования местных вытяжных устройств и повышения эффек-тивности систем общеобменной вентиляции, так и за счет расширения области применения рециркуляции воздуха в производственных помещениях. Е.Е. Карпис [91] рассмотрел вопрос энергосбережения посредством ре-циркуляции внутреннего воздуха в системах кондиционирования. Утвер-ждается, что наибольшая экономия энергии может быть достигнута в системах вентиляции с рециркулирующим очищенным воздухом. Проанализирован с помощью
I d диаграммы тепловой баланс помещения и СКВ при полной (100%) рециркуляции внутреннего воздуха. В помещениях происходит выде-ление только теплоты и влаги и нет местных отсосов, поэтому воспользоваться методикой, разработанной в работе [91] не представляется возможным.
Г.Я. Крупкин [88, 99] изучал вопросы рециркуляции воздуха при борьбе с пылевыделениями в чистых производственных помещениях.
Проведен интересный анализ гаэовоздушного баланса для одноконтур-ных и многоконтурных схем. Однако, в работе [99] предполагалось, во-первых, что местные отсосы отсутствуют, а, во-вторых, не удалось вывести условия, при которых рециркуляция эффективна.
В "Справочнике проектировщика" [189] рассмотрен вопрос рециркуля-ции воздуха общеобменной вентиляции при условии, что расход воздуха, оп-ределенный по избыткам полной теплоты (или большая из величин, опре-деленная по избыткам явной теплоты и влаги), окажется больше, полученного по массе выделяющихся вредных веществ.
Единственная обнаруженная нами работа, посвященная анализу эффек-тивности рециркуляции воздуха при выделении вредностей (газов) и работе местных отсосов, - это статья Л.Е. Эльтермана [248^.
К сожалению, полученные достаточно громоздкие соотношения про-анализировать сложно, т.к. их вывода в статье не приводится. Оценка эф-фективности рециркуляции дана применительно к цехам переработки пла-стмасс без анализа физической сущности происходящих при рециркуляции процессов, что не позволяет сделать обобщающие выводы и дать рекомен-дации для расчета эффективности рециркуляции в различных типах цехов.
Недостаточность физического анализа привела автора работы [248] к оши-бочному, как мы увидим ниже, выводу: "Целесообразность рециркуляции бесспорна для помещений с избытками тепла, но зачастую сомнительная при выделении, кроме теплоты, различных вредных веществ (газов, паров, пыли). Связано это с тем, что рециркуляционный воздух возвращает в по-мещение не только теплоту, полезную в холодный период года, но и вред-ные вещества. Для разбавления последних до ПДК требуется подача допол-нительного количества чистого воздуха, на нагревание которого могут по-требоваться дополнительные затраты теплоты".
Согласно [48], рециркуляция воздуха не допускается в помещениях, в которых выделяются вредные Бсщества 1-2 классов опасности; из систем местных отсосов помещений категории А и Б и т.д. В соответствии с [48] наружный воздух разрешается подавать в произ-водственное помещение только в том случае, если содержание вредных ве-' ществ в нем (пыли, газов) не превышает 30% от ПДК этих веществ в воздухе рабочей зоны.
В то же время, как уже отмечалось, для разбавления выделяющихся в производственных помещениях вредностей, требуются огромные количества воздуха, измеряемые многими сотнями миллионов кубических метров в час.
Так, например, на 1 тонну выплавляемой стали требуется 30-50 тонн вентиля-ционного воздуха; на 1 тонну свинца, перерабатываемого в аккумуляторной промышленности - 100 тонн вентиляционного воздуха; на 1 кг сжигаемых электродов - от 5 до 10 тонн.
При этом, на нагрев 1000 м^/ч вентиляционного воздуха (-1,2 тонны в час) в течение отопительного периода и 2-х сменной работы для средней поло-сы России, как уже отмечалось, требуется 4 тонны условного топлива.
Всё это свидетельствует о том, что для снижения энергопотребления системами промышленной вентиляции необходимо расширять область приме-нения рециркуляционных (оборотных) систем.
Подтверждением целесообразности применения рециркуляции в систе-мах промышленной вентиляции является зарубежный опыт.
В США, например, где в среднем продолжительность отопительного пе-риода и величина среднего перепада между температурой внутреннего и на-ружного воздуха за этот период существенно меньше чем в России, в послед-ние годы в промышленности всё более широко применяются системы рецир-
куляции.
В то же время широкое использование местной вытяжной вентиляции в цехах с выделением аэрозолей различных веществ (при процессах сварки, пе-реработки свинца и пр.), а также развитие методов очистки удаляемого мест-ными отсосами воздуха от вредных веществ, делают весьма актуальным во-прос о возможности и эффективности рециркулящш воздуха после очистки.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений, регламентируемые [48], сущест-венно "жестче", чем в других промышленно-развитых странах о чём свиде-тельствуют данные, приведенные в работе B.C. Никитина [127], Существенно "жестче" в нашей стране также ограничения на применение рециркуляции.
Так, согласно Строительным нормам и Правилам в аккумуляторной промыш-ленности, в которой, как известно, основной вредностью, выделяющейся в воздух производственных помещений, является аэрозоль свинца (т.е. согласно 48] вредность 1-го класса опасности), рециркуляция не допускается.
В то же время по данным, приведенным в [163] такие системы рецирку-ляции осуществлены более чем на 100 предприятях аккумуляторной про-мышленности в США и Западной Европе.
Важнейшим условием для осуществления рециркуляции является .нали-чие эффективных фильтров. Разработке этой проблемы посвящены работы [41, 49, 50, 52, 78, 79, 83, 92, 203, 237]. Однако до последнего времени отсутствова-ли серийно выпускаемые эффективные аппараты для очистки воздуха от сва-рочного аэрозоля, ряда углеводородистых соединений, масляного тумана и др.
Для возможности расширения области применения систем рецир-куляции вентиляционного воздуха в отечественной промышленности необ-ходима, во-первых, разработка эффективных средств очистки воздуха как от твердых, так и газообразных примесей и, во-вторых, установление коли-чественных связей, позволяющих оценить целесообразность применения ре-циркуляции. Решению этих задач и посвящен один из разделов настоящей работы.