Bài số 6 Thông gió và chiếu sáng công nghiệp

Bài số 6 THÔNG GIÓ VÀ CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP 1. Thông gió công nghiệp. 1.1. Khái niệm. - Không khí là môi trường mà con người sống, làm việc và nghỉ ngơi trong đó. Thành phần không khí: 78,08 % N2 (nitrogen), 20,95% O2 (oxygen). Ngoài ra H2 (hydrogen), Ar (argon), CO2 (carbonic), vi sinh vật... 1.2. Ảnh hưởng của không khí: + Sức khỏe: phụ thuộc vào đặc điểm sinh lý, lứa tuổi trạng thái, mức độ lao động, tình trạng sức... Gây ra các bệnh về hô hấp, tiêu hóa, da... + Sinh hoạt: Không khí ô nhiễm làm khuất tầm nhìn, mất tập trung... + Sản xuất: giảm độ bền và khả năng gia công chế biến sản phẩm, hao mòn thiết bị, sản xuất đình trệ... 1.2. Mục đích của thông gió. - Thay đổi không khí bên trong nhà đã bị ô nhiễm bằng không khí trong sạch từ bên ngoài . - Làm giảm nhiệt độ trong phòng do thiết bị hoặc con người thải ra trong quá trình sản xuất. Do vậy: Kỹ thuật thông gió được xem là việc tạo ra môi trường không khí trong sạch có đầy đủ các yếu tố: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ lan truyền không khí phù hợp với yêu cầu của con người và đáp ứng yêu cầu công nghệ của xí nghiệp. 1.3. Phân loại thông gió. - Theo thời gian: + Thông gió định kỳ: lưu lượng thấp, khí độc hại ít. + Thông gió thường xuyên. - Theo sơ đồ tổ chức: + Thông gió chung: áp dụng công trình công cộng, nhà dân dụng, trường học, bệnh viện... + Thông gió cục bộ: hút cục bộ, thổi cục bộ. - Theo nguyên nhân: + Thông gió cơ khí còn gọi là thông gió cưỡng bức, thông gió nhân tạo. + Thông gió tự nhiên: dùng các loại cửa thông gió. + Thông gió trọng lực: dùng cột áp hay trọng lực. + Thông gió phối hợp: dùng điều hòa hoặc phối hợp các phương pháp thông gió trên. 1.4. Kỹ thuật thông gió tự nhiên. a. Nguyên lý: - Dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ bên trong và ngoài nhà sinh ra chênh lệch áp suất khiến dòng không khí chuyển động từ vùng áp suất cao sang vùng áp suất thấp (gọi là đối lưu). - Do vậy không khí có xu hướng: + Khí nóng thoát ra cửa cao. + Khí lạnh tràn vào cửa thấp. + Nhà gió thổi phía trước gây ra áp lực dương, mặt sau tạo ra áp lực âm sẽ hút gió trong nhà ra. - Sử dụng thông gió không tổ chức: gió lùa qua khe cửa hoặc lỗ tường vào trong nhà, tuy nhiên không khống chế được lưu lượng, vận tốc và hướng gió. - Dùng biện pháp thông gió có tổ chức: xác định diện tích, vận tốc, lưu lượng và hướng gió từ ngoài vào nên có ý nghĩa thực tế cao, ít tốn kém và tiết kiệm năng lượng. >> Nhà thông thường chọn hướng nhà Bắc Nam, gió mát mùa hè là Đông Nam, hướng lạnh là Đông Bắc. 1.4. Biện pháp thông gió tự nhiên. - Bố trí cửa sổ, cửa ra vào, các lỗ thông gió dưới hoặc trên hợp lý (kết hợp với chiếu sáng, che mưa nắng…) - Chọn hình thức cửa mái thích hợp để hứng gió tốt nhất. - Chọn hướng nhà thích hợp để đón gió mát mùa hè. - Bố trí các tấm chắn gió để tăng hiệu ứng đối lưu nhằm hút không khí độc và bụi ra ngoài. - Tận dụng thiết kế nhà lộ thiên, bán lộ thiên. - Đưa các đường ống dẫn nhiệt thiết kế bên ngoài nhà. 1.5. Kỹ thuật thông gió cưỡng bức. a. Nguyên lý. - Sử dụng các phương tiện thông gió (quạt thổi, quạt hút...) để đẩy lượng nhiệt thừa ra khỏi xưởng. - Dễ dàng điều chỉnh lưu lượng tuy nhiên đầu tư nhiều kinh phí thiết bị và năng lượng. b. Tính toán thông gió cưỡng bức. - Xác định thời gian từ lúc tỏa khí độc hại đến thời điểm thông gió Z0 (h): Z0=V(yC-y1)/G V(m3): thể tích xưởng, yC(g/m3): nồng độ cho phép của khí độc, y1(g/m3): nồng độ chất khí trước khi thông gió, G(g/h): cường độ nguồn thải khí độc. - Xác định lưu lượng khử hơi nước thừa Lhn(kg/h): Lhn=Ghn/(dmax-d0) Ghn(kg/h): lượng hơi nước thừa trong phòng, dmax (%): dung ẩm cực đại, d0(%): dung ẩm cho phép. - Xác định lưu lượng thông gió khử bụi Lb(m3/h): Lb=Gb/(sC-s0) Gb(g/h): lượng bụi sinh ra trong phòng, s0 & sC (g/m3): nồng độ bụi cho phép và nồng độ bụi thổi vào phòng. - Xác định lưu lượng thông gió khử nhiệt Lt(kg/h): Lt=Q/(C(IR-IV)) Q(Kcal/h): nhiệt lượng tỏa ra trong phòng, C(Kcal/h): tỷ nhiệt không khí, IV(kg/h): nhiệt dung không khí thổi vào, IR(kg/h): nhiệt dung không khí ra khỏi. 1.6. Phương tiện thông gió cưỡng bức. a. Bộ sấy không khí. - Trong hệ thống điều tiết không khí, sấy không khí là biện pháp thông gió kết hợp với sưởi ấm. Không khí đưa vào được sấy nóng bằng bộ sấy (Kaloripher) biến đổi từ nhiệt độ của không khí đến nhiệt độ mong muốn. - Công thức sấy: Qyc = Lγ(ts-tng) γ =1.2kg/m3: trọng lượng riêng không khí, ts và tng: nhiệt độ không khí đã sấy và không khí ngoài trời. - Một số loại bộ sấy không khí: + Bộ sấy không khí đốt lửa: đốt cháy nhiên liệu (than, củi, dầu, khí đốt) bên trong thiết bị có dạng như lò sưởi và nhiệt từ các bề mặt bị nung nóng của thiết bị truyền cho dòng không khí đi qua. + Bộ sấy không khí chạy bằng nước nóng hoặc hơi nước: Hơi nước từ lò hơi hoặc thiết bị sinh nhiệt dẫn vào, qua các chùm ống có cánh hoặc không có cánh (ống trơn), không khí đi qua tiếp xúc với bề mặt ngoài chùm ống và bị nung nóng. + Bộ sấy không khí bằng điện: Cấp điện vào các thanh đốt (dây đốt) có bọc ngoài. Điện năng chuyển thành nhiệt năng và cho dòng không khí đi qua. b. Bộ phận lọc bụi. - Không khí được đưa vào phòng qua bộ phận lọc bụi dựa trên nguyên tắc lắng hạt do sức nặng hoặc lực ly tâm bằng cách sử dụng: + Buồng lắng bụi (lọc được các hạt bụi lớn). + Thiết bị lọc bụi quán tính: thay đổi hướng chuyển động của hạt bụi để tách bụi khỏi dòng không khí. + Xiclon: Sử dụng lực ly tâm để tách bụi. + Thiết bị lọc bụi kiểu tiếp xúc: Sử dụng vải hoặc lưới để lọc bụi. + Thiết bị lọc bụi bằng điện: Dùng điện trường mạnh. c. Máy quạt. - Quạt thường: Vận chuyển không khí, bụi từ vùng này sang vùng khác. - Quạt chống ăn mòn: Nơi không khí có tính ăn mòn. - Quạt chất nổ: Cho nơi có tính chất cháy nổ cao. - Quạt bụi: Cho môi trường có hàm lượng bụi lớn. d. Thiết bị làm mát và ẩm không khí. Với nơi độ ẩm yêu cầu >60%, cần tăng độ ẩm lên người ta sử dụng hệ thống bổ sung độ ẩm bằng cách sử dụng hơi nước quá nhiệt (theo nguyên tắc làm lạnh). e. Ống dẫn không khí. - Làm bằng vật liệu không cháy hoặc khó cháy, không thấm nước hay không khí, cách nhiệt tốt… phần lớn được xây bằng gạch, bê tông, fibro xi măng, tôn, nhựa… và được làm ngầm trong tường, dưới nền, trần… - Độ phân tán bụi phụ thuộc trọng lượng hạt, sức căng không khí. f. Miệng ống thổi. - Đưa không khí phù hợp đến vị trí làm việc của công nhân. Miệng thổi baburin thường đặt ở độ cao 2m so với nền và cách công nhân 1-3m. g. Miệng hút không khí. - Sử dụng nơi có tỏa bụi, tỏa nhiệt, tỏa khí độc nhằm đưa các tác nhân này ra ngoài. 2. Chiếu sáng công nghiệp. 2.1. Khái niệm. - Ánh sáng trắng mắt người cảm nhận được có bản chất sóng có bước sóng từ tia tím (380nm) tới tia đỏ (780nm). - Bước sóng một số loại ánh sáng khác:>3000m: dài, 200-3000m: trung, 10-200m: ngắn, 0.001-1m: cực ngắn, 0.78.10-3-10-3: hồng ngoại, 0.38.10-6-10-7: tử ngoại, 10-7-10-9: tia X… - Có hai dạng chiếu sáng trong công nghiệp: + Chiếu sáng tự nhiên: Dùng ánh sáng mặt trời kết hợp với hệ thống cửa sổ, cửa ra vào, giếng trời… để cung cấp ánh sáng cho nhà xưởng. + Chiếu sáng nhân tạo (phần lớn là chiếu sáng điện): Sử dụng các loại đèn điện chiếu sáng tại những nơi thiếu độ sáng hoặc thời gian làm việc ban đêm, trời mưa… - Đơn vị đo quang thông (Ф) là Lumen (lm): Đèn sợi đốt 60W: 850lm, đèn sợi đốt 100W: 1600lm. - Đơn vị đo cường độ chiếu sáng (In) là Candela (cd). Ngọn nến: 0.4cd, đèn sợi đốt 40W: 35cd… - Đơn vị đo độ rọi (Es) là Lux (lx): ban ngày Es>10lx, phòng làm việc cần 400-600lx. - Đơn vị đo độ chói (Bn) là Nit (nt, 1nt=10-4stib). - Đơn vị đo hiệu suất phát quang (η) là lm/W. - Công thức liên hệ: In=dФ/dω, Es= dФ/dS, η=dIn/dS.cosγ Trong đó dω là vi phân góc khối theo phương tiếp tuyến, γ(độ): góc chiếu so với phương vuông góc, S(m2): diện tích chiếu sáng. 2.2. Giải pháp chiếu sáng tự nhiên. - Yêu cầu đối với chiếu sáng tự nhiên: + Đảm bảo sự tiện nghi tối đa nhưng chi phí tối thiểu. + Phải nhìn rõ, phân giải nhanh, không gây căng thẳng, độ rọi không quá cao hoặc thấp. + Hướng ánh sáng không tạo bóng của người, thiết bị. + Bề mặt làm việc có độ sáng cao hơn bề mặt khác. + Các cửa chiếu sáng dễ sử dụng, đơn giản. + Thiết kế cửa chiếu sáng phải kết hợp với thông gió, không chiếu trực tiếp vào nơi làm việc. Nên bố trí hướng sáng theo hướng Bắc Nam (cửa chiếu sáng hướng Bắc, cửa thông gió hướng Nam). - Hạn chế: Phụ thuộc tự nhiên như ban đêm, trời mưa... không đạt độ sáng với xưởng có kết cấu che phủ cao, không ổn định, khó kiểm soát. 2.3. Giải pháp chiếu sáng nhân tạo. - Yêu cầu của chiếu sáng nhân tạo: + Chia không gian của phòng ra nhiều phòng nhỏ, mỗi không gian có chế độ chiếu sáng riêng. + Thiết kế gần với chiếu sáng tự nhiên nhất có thể. + Phân bố thiết bị ánh sáng phù hợp với điều kiện riêng, bảo vệ mắt, bảo vệ nguồn sáng, có thể thay đổi quang phổ khi cần thiết. - Chọn giải pháp phân bố ánh sáng nhân tạo hợp lý: + Phân bố trực tiếp: 90% ánh sáng rọi xuống bề mặt làm việc, ít tốn năng lượng nhưng dễ tạo bóng. + Phân bố bán trực tiếp: 60-90% rọi trực tiếp, sử dụng màu sáng để tăng khả năng phản xạ. + Phân bố gián tiếp: >90% hướng lên trên tạo ánh sáng phản xạ, loại này ít sử dụng trong công nghiệp. 2.4. Thiết bị chiếu sáng nhân tạo. - Đèn sợi tóc: Có nhiều thành phần quang phổ màu đỏ và vàng phù hợp tâm sinh lý người nhưng không thực. + Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ chế tạo, dễ bảo quản, phát sáng ổn định, năng suất lao động cao, có thể phát sáng với điện áp thấp, ánh sáng tập trung... + Nhược điểm: Tốn năng lượng, tuổi thọ thấp, tăng nhiệt độ trong phòng, dễ cháy nổ, gây căng thẳng do không gần với ánh sáng tự nhiên. - Đèn huỳnh quang: Có nhiều loại huỳnh quang thủy ngân áp suất thấp, cao... + Ưu điểm: Gần ánh sáng ban ngày, tuổi thọ cao, hiệu quả kinh tế lớn. + Nhược điểm: Hại cho mắt (tần số ngắt quãng), giá thành cao, ánh sáng không tập trung, khó chế tạo, bảo quản, không ổn định. - Đèn compact: Đèn tiết kiệm điện và tuổi thọ cao tuy nhiên chi phí lớn. - Các loại đèn dùng trong công nghiệp: + Đèn hở, có chụp đèn. + Đèn kín, chụp đèn hình cầu bằng thủy tinh. + Đèn chống ẩm. + Đèn chống bụi. + Đèn chống cháy nổ. + Đèn vạn năng: mặt phản xạ tráng men silicate, tán xạ thủy tinh mờ chống bụi, chống chói… + Đèn trang trí trong nhà. + Đèn chiếu sáng ngoài trời chịu mưa gió, cách điện…