Многим известно, что весь окружающий нас живой мир, и человек не исключение, постоянно взаимодействует с внешней средой, обусловленной климатическими, погодными, акустическими и другими факторами. Жизнедеятельность человека связана с расходом энергии. Пополнение этой энергии происходит за счет процесса окисления соединений углеводов в организме человека. Источником поступления кислорода для человека является вдыхаемый воздух, а углеводов- потребляемые продукты питания. Получая из окружающей среды кислород и пищу, человек выделяет тепло, воду, углекислый газ и другие продукты жизнедеятельности. Для нормального самочувствия человека важно не только содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, но и его газовый состав, температура, давление, подвижность, чистота.
В судовых помещениях воздушная среда оценивается ее чистотой и качеством. Чистота воздуха характеризуется степенью его загрязнения газовыми и взвешенными примесями, а качество- степенью сохранения своих природных свойств. Качество и чистота воздуха судовых помещений напрямую находятся в зависимости от свойств воздуха снаружи и поступающих продуктов эндогенного (от человека) и экзогенного (природного и искусственного) происхождения.
В зависимости от интенсивности выполняемой работы человек потребляет с выдыхаемым воздухом 20 и более литров кислорода в час. При этом он выдыхает 18–36 л Углекислого газа (СО2), 40–415 г влаги, а также выделяет 330–1050 кДж теплоты, кишечные газы, некоторые вредные вещества (аммиак, органические вещества и др.). Вредные выделения человека пропорциональны количеству выдыхаемого им СО2, зависящеему от тяжести выполняемой работы и времени пребывания в помещении человека.
В помещениях на судне параметры воздуха, обеспечивающие эффективную работу и отдых людей, в том числе эксплуатацию различного судового оборудования, определены санитарными нормами. Поэтому система вентиляции играет важную роль в работе всего судна, а для того чтобы всё функционировало и работало необходимо иметь качественную и исправную вентиляцию в каждом помещении.
Вентиляционные системы обеспечивают требуемое качество и чистоту воздуха, за счет поступления в судовые помещения воздуха снаружи и устранение из них загрязненного. К тому же, системы вентиляции предназначены для подачи воздуха к механизмам, котлам, электрооборудованию и системам, потребляющим воздух в процессе эксплуатации.
Системы вентиляции проектируются, как принято, по групповому принципу, при котором в группу объединяются судовые помещения с одинаковыми или близкими требованиями к параметрам воздуха и одинаковым характером вредных выделений. Автономный принцип проектирования используется для вентиляционных систем помещений большого объема (помещения энергетической установки, грузовые трюмы и цистерны, ангары) и помещений с опасными выделениями (насосные отделения танкеров, аккумуляторные и т. п.). В общей сложности в состав систем вентиляции входят устройства для приема для приема и выброса воздуха, фильтры, вентиляторы, арматура и трубопроводы, глушители воздушного шума, воздухораспределители, приборы контроля и автоматического управления.
В зависимости от способа движения системы вентиляции различают естественные, искусственные (механические) и комбинированные. При естественной вентиляции воздухообмен происходит за счет разности плотностей теплового и холодного воздуха внутри помещений (тепловое побуждение) и снаружи, также, путем использования скоростного напора ветра или воздушных потоков, которые обдувают движущееся судно (ветровое побуждение). Тепловое побуждение возможно только до тех пор, пока существует разность температур между внутренним и наружным воздухом помещений. Аэрация здесь происходит посредством иллюминаторов, вентиляционные решетки дверей, световые люки и т. п. Ветровое побуждение обеспечивается установкой в потоках наружного воздуха эжекционных головок и поворотных раструбных дефлекторов, преобразующих кинетическую энергию этих потоков в статистическое давление, отличающиеся от давления воздуха в вентилируемом помещении. За счет разности давлений и осуществляется воздухообмен между внутренним и наружным воздухом помещений (рис.1).
Рис.1. Системы вентиляционных каналов: а — продольная; b — поперечная
Естественная вентиляция малоэффективна, нестабильна, отличается низкими напорами, значительными габаритами и зависимостью от погодных условий. Ввиду этого несмотря на простоту устройства, отсутствие потребности в механической энергии и малую стоимость на современных судах естественная циркуляция находит ограниченное применение.
В большей степени используется на современных судах искусственная вентиляция, при которой прием наружного и удаление загрязненного внутреннего воздуха происходит через вентиляционные шахты либо грибовидные головки с помощью вентиляторов. Системы искусственной вентиляции позволяют создавать значительные напоры воздуха, устанавливать различные фильтры, уменьшать сечение воздуховодов, а, следовательно, массу и габариты оборудования. Этими системами оборудуется большая часть судовых помещений. Но их эксплуатация требует высоких затрат энергии на работу вентиляторов и может вызвать значительные уровни шума. Некоторые помещения на судне оборудованы комбинированной системой, где совместно используется и естественная, и искусственная вентиляции.
По способу исполнения воздухообмена различают приточную, втяжную и смешанную (приточно-вытяжную) вентиляцию. Приточная система вентиляции подает в помещение свежий наружный воздух и создает в нем избыточное давление, за счет которого из вентилируемого помещение вытесняется загрязненный воздух, к тому же предотвращается поступление в него из тамбуров и коридоров воздуха, содержащего опасные примеси. Системами приточной вентиляции обслуживаются помещения с постоянным или периодическим пребыванием людей и посты управления. К ним относятся служебные, жилые и общественные помещения, радиопосты, рубки, румпельные, посты связи и другие помещения, не имеющие опасных парогазовых выделений.
Вытяжная вентиляция, удаляя из помещения отработанный (загрязненный) воздух, осуществляет в нем некоторое разрежение, следовательно, в помещение поступает свежий воздух из соседних помещений и коридоров или снаружи через приемные устройства. Система искусственной вытяжной вентиляции устанавливается в камбузах, кладовых, санитарно-гигиенических помещениях, курительных, душевых, ванных, прачечных, насосных, отдельных танкеров, станциях углекислотного и химического пожаротушения, помещениях холодильных машин, аккумуляторных и др.
Для увеличения эффективности вентиляции используют приточно-вытяжные системы, где в зависимости от функции помещения преобладают или приток, или вытяжка воздуха. Системами приточно-вытяжной вентиляции оборудуют помещения энергетических установок, салоны, камбузы, столовые и т. п. Вентиляция общественных и медицинских помещений осуществляется автономными приточно-вытяжными системами.
В целях перемещения воздуха или других газов в системах микроклимата используют в основном центробежные электровентиляторы серии ЦСУ и осевые серии ОСО. Подача центробежных электровентиляторов составляет 250–40000 м3/ч при полном давлении 480–3840 Па, а осевых соответственно 900–40000 м3/ч и 122–1030 Па.
Рис. 2. Вентиляционные устройства: а — дефлектор; б — эжекционная головка: 1 — стопор; 2 — свежий воздух; 3 — труба; 4 — отверстие с сеткой; 5 — эжектор; 6 — входной конус; 7 — палуба; 8 — загрязненный воздух
Прием и удаление воздуха при естественной вентиляции осуществляется с помощью эжекционных головок и поворотных раструбных дефлекторов, которые устанавливаются на верхней палубе, рубках и надстройках, в местах, защищенных от заливания водой. Что же такое Эжекционные головки? Это струйный аппарат для отсасывания газов из замкнутого пространства и поддержания разрежения. В свою очередь дефлектор- специальный прибор, служащий для целей вдувной и вытяжной вентиляции. Эжекционные головки и дефлекторы могут быть ориентированы по отношению к направлению набегающего потока наружного воздуха различным образом. Когда дефлектор (Рис. 2) повернут раструбом навстречу потоку, в нем создается повышенное статическое давление, и свежий воздух нагнетается в помещение. Ежели раструб дефлектора развернут по потоку, то в нем создается разрежение и происходит вытяжка воздуха из помещения. Во избежание попадания в судовые помещения через дефлекторы воды они могут закрываться штормовыми крышками.
Эжекционные головки предназначены только для удаления из судовых помещений загрязненного воздуха в атмосферу (Рис. 2). Эжекционная головка устанавливается навстречу потоку малым конусом. Набегающий поток, попав в малый конус, выходит из него с большой скоростью, создавая над вертикальным воздуховодом пониженное давление (разрежение). В результате воздух из помещения отсасывается в корпус эжекционной головки и выходит в атмосферу через большой конус. Эжекционные головки осуществляют удаление воздуха из помещений более эффективно, чем дефлекторы. При хорошей погоде дефлекторы и эжекционные головки обеспечивают воздухообмен в судовых помещениях без затрат дополнительной энергии. Если скорость набегающего потока высока, а температура наружного воздуха небольшая, они могут обеспечить хороший воздухообмен в помещениях. Но всё же чаще дефлекторы и эжекционные головки используются как дополнительное средство в комбинированной вентиляционной системе.
Рассмотрим работу системы вентиляции на примере помещений грузовых насосов нефтеналивных судов (Рис.3). Здесь грузовые насосные отделения оснащаются автономной системой приточно-вытяжной вентиляции. Приточная вентиляция вытяжная- искусственная, естественная. Естественный приток воздуха происходит посредством приемных отверстий, которые находятся на двух цилиндрических колоннах (по одной с каждого борта) с водозащищенными головками высотой 4–5 м от грузовой палубы. Вытяжка воздуха производится вентиляторами искробезопасного исполнения, расположенными в отдельных помещениях, не сообщающихся напрямую с насосным отделением.
Рис. 3. Схема автономной приточно-вытяжной системы вентиляции грузового насосного отделения: 1 — дефлектор; 2 — грибовидная водогазонепроницаемая головка; 3 — водогазонепроницаемая крышка; 4 — выпускная вентиляционная решетка; 5, 7 — вытяжные электровентиляторы; 6 — вентиляторная; 8, 9 — отверстия для забора воздуха; 10 — грузовое насосное отделение
Исходя из вышесказанного понятно одно, осуществление качественной вентиляции на судне не такая простая задача как может показаться на первый взгляд. При проектировании необходимо учитывать класс судна и его назначение, только тогда будет понятно, какой тип вентиляции применять для нормальной работы систем судна и продуктивной работы человека в условиях плавания.
Литература:
- Макаров В. Г., Ситченко Л. С., Плесевичюс П. И. Судовые системы микроклимата. Вентиляция и отопление помещений.. — СПб.: ГМТУ, 1993. — 125 с.
- Системы вентиляции // stroitelstvo-new.ru. URL: http://www.stroitelstvo-new.ru/sudostroenie/mehanizm/sistemy-ventilyacii.shtml (дата обращения: 26.11.2017).
- Системы вентиляции и кондиционирования воздуха // Моряк. URL: http://seaspirit.ru/shipbuilding/ustrojstvo-sudna/sistemy-ventilyacii-i-kondicionirovaniya-vozduxa.html (дата обращения: 26.11.2017).
- Системы вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха // Как устроены морские суда. URL: http://seaships.ru/ventilation.htm (дата обращения: 26.11.2017).
