Воздушный душ

Воздушный душ — это устройство в системе местной приточной вентиляции, обеспечивающее подачу сосредоточенного потока воздуха, создающего в зоне непосредственного воздействия этого потока на человека условия воздушной среды, соответствующие гигиеническим требованиям (в отношении температуры, влажности, подвижности воздуха и концентрации в нём вредных веществ). В тех случаях, когда рабочие должны находиться в производственном месте (или ином), где концентрация вредных веществ в воздухе превышает предельно-допустимую (ПДКрз), и/или имеется неблагоприятный микроклимат (повышенная/пониженная температура), для их защиты и улучшения самочувствия и комфорта могут использоваться: изолированные кабины с эффективной системой вентиляции (отопления и кондиционирования). Это помогает предотвратить воздействие вредных веществ и создать благоприятный микроклимат. Но в каких-то случаях использование кабин невозможно или затруднено, и тогда условия пребывания сотрудников на рабочих местах можно улучшить, подавая туда струю воздуха со подходящими параметрами (отсутствие воздушных загрязнений, подходящие расход, скорость, температура и влажность). Такая защита не требует носки средств индивидуальной защиты (СИЗ) и, соответственно, не оказывает неблагоприятного воздействия на самочувствие, работоспособность и производительность труда рабочих.

Рис. 1. Новая разработка NIOSH — воздушный душ для защиты операторов подземных буровых установок от пыли

Система OASIS
Рис. 2. Схема работы воздушного душа — системы OASIS. Параметры системы[1]: снижение запылённости воздуха на 98-82 %, мощность электродвигателя вентилятора 2.2 кВт; подача воздуха ~2.8 м³/с; перепад давления на фильтре первичной очистки ~630 Па; использовался регенерируемый фильтр, регенерация — обратной импульсной продувкой сжатым воздухом (давление 6 атм, расход ~54 л/мин), эффективность очистки 99,5 %.

Система OASIS (Overhead Air Supply Island)[1][2] используется для защиты от пыли (и при необходимости дополнительно) от повышенной и пониженной температуры на постоянных рабочих местах, например — при фасовке пыльных материалов[3] и укладке загрязнённых и пыльных предметов[4]. Она состоит из: регенерируемого фильтра первичной очистки, улавливающего основную массу пыли; вентилятора; воздуховодов и воздухораспределителя с фильтром вторичной очистки (Рис. 2). При необходимости очищенный воздух может пропускаться через блок подогрева/охлаждения для регулирования температуры воздуха. Воздухораспределитель размещается над рабочим местом, а находящийся в нём фильтр вторичной очистки обеспечивает равномерное истечение воздуха по всей площади воздухораспределителя, и является дополнительной защитой при отказе первичного фильтра. После выхода из воздухораспределителя поток очищенного воздуха начинает смешиваться с окружающим загрязнённым воздухом (по краям), а в центре образуется зона чистого и пригодного для дыхания воздуха (Рис. 2). Система была разработана из-за того, что измерения эффективности респираторов в производственных условиях показали, что на практике они плохо защищают рабочих. На Рис. 3 показано использование системы для зашиты от пыли оператора фасовочной машины. Запылённость воздуха в зоне дыхания рабочего при выполнении той же самой работы снизилась на 98-82 %. Средняя скорость воздуха 1.7 м/с, проникание пыли в ядро струи чистого воздуха происходило на расстоянии 83 см от воздухораспределителя, размер последнего ~122×122 см.

Рис. 3. Система OASIS (воздушный душ) над рабочим местом оператора фасовочной машины — подаёт чистый отфильтрованый воздух в зону дыхания сверху вниз, источник[5]
Рис. 4. Некоторые из видов патрубков воздушных душей, используемых для защиты от перегрева при работе в нагревающем микроклимате

Очевидным недостатком системы является то, что она не обеспечивает защиту рабочего при покидании им рабочего места; то, что стоимость может быть выше, чем при использовании низкоэффективных респираторов; и то, что поток воздуха, выходящий из воздухораспределителя, может сдувать пыль с пола, увеличивая загрязнённость окружающего воздуха. Возможны проблемы с размещением воздухораспределителя при необходимости использовать кран-балки и другие подъёмно-транспортные устройства.

Исследования воздушных душей для защиты от пыли в СССР

В СССР проводились работы по созданию и изучению воздушных душей для защиты рабочих от пыли. Были получены положительные результаты. Так, при добыче руды в калийных рудниках использование воздушного душирования на рабочем месте оператора комбайна «Урал-10КС» позволило снизить концентрацию пыли в 4.2-5.5 раз при скорости движения воздуха 0.15-0.62 м/с[6]. Система воздушного душирования этого комбайна СВД-1КС состояла из фильтра грубой очистки, вентилятора СВМ-4М, воздуховода диаметром 400 мм, и воздухораспределителя с фильтром тонкой очистки и регулятором расхода воздуха. После очистки воздуха фильтром грубой очистки он разделялся на 2 потока. Один создавал кольцевую завесу вокруг душа, а второй подавался внутри завесы на рабочее место через фильтр тонкой очистки[7]. Использование фильтра снижало запылённость в 4-5 раз, что в сочетании с местным отсосом от рабочего органа позволяло снизить запылённость до величины, близкой к ПДКрз.

Защита от пыли операторов подземных буровых установок

При нагнетательном проветривании тупиковых выработок запылённый воздух движется от проходческого комбайна к буровой установке, используемой для крепления кровли. Из-за этого запылённость воздуха может превышать ПДКрз. Специалисты NIOSH разработали и испытали воздушный душ[8], устанавливаемый на буровую установку, и подающий чистый воздух на рабочее место оператора во время работы. Это позволило снизить загрязнённость вдыхаемого воздуха, в среднем — в 3-4 раза. К сожалению небольшие размеры воздухораспределителя, небольшой расход воздуха и то, что воздух в подземной выработке двигался, «сдувая» зону чистого воздуха — снизило эффективность защиты (в среднем до двукратной).

Защита от перегрева при работе в нагревающем микроклимате

Использование воздушных душей для снижения температуры на рабочих местах известно уже много десятилетий[9][10]. Воздушные души используются на металлургических, стекольных заводах, в горячих цехах и др. Места установки таких воздушных душей должны учитывать как длительность пребывания рабочих на таких местах, так и интенсивность теплового воздействия. При защите от теплопередачи от нагретых предметов за счёт излучения нужно, чтобы струя воздуха обдувала рабочего с той стороны, с которой на него направлено излучение. При наклонной подаче воздуха струя захватывает большую область пространства, чем при вертикальной — и в последнем случае при небольшом перемещении рабочий выходит из области действия воздушного душа. В отличие от противопылевых душей, где важно сохранить центральную область струи воздуха незагрязнённой, при защите от перегрева / низкой температуры это менее важно, и воздухораспределители делают компактными. Для регулировки направления струи воздуха (по горизонтали и по вертикали) они могут быть поворотными.

Для недорогого адиабатического охлаждения воздуха может использоваться распыление воды с помощью сжатого воздуха. Охлаждающее влияние воздушного душа при обдуве рабочего дополняется увеличением теплоотдачи от тела за счёт испарения пота. В таблице приводятся рекомендуемые значения температуры и скорости воздуха, вытекающего из душа, используемого для защиты от теплового излучения.

Таблица. Параметры воздушного душа, используемого для защиты от перегрева при повышенной температуре воздуха и излучении (для летнего времени, источник — табл. XII—I[9])
Физическая нагрузкаИнтенсивность излучения
При отсутствии ощутимого облучения, до 325 Вт / м2При длительном облучении порядка 1400 Вт / м2При длительном облучении порядка 2100 Вт / м2;

и при кратковременном порядка 2800 Вт / м2

Температура °ССкорость м/сТемпература °ССкорость м/сТемпература °ССкорость м/с
Лёгкая работа25-301.6-2.520-252-420-253-5
Работа средней тяжести22-252-318-223-518-224-5
Тяжёлая работа18-222-418-204-615-185-6

На Рис. 4 показаны патрубки воздухораспределителей, которые могут использоваться при подаче воздуха для регулирования температуры. при использовании воздушных душей в помещениях с высоким потолком, в которых тёплый воздух может подниматься вверх, рекомендуется размещать патрубок на небольшой высоте — так, чтобы струя вытекающего воздуха не захватывала и не увлекала вниз горячий воздух из-под потолка[11]. Рекомендуемая высота — до 2.4-3 м.

См. также[12].

Литература
  1. Volkwein, Mark Engle and Thomas Raether. Dust Control with Clean Air from an Overhead Air Supply Island (OASIS) (англ.) // Applied Industrial Hygiene. — Taylor & Francis, 1988. — Vol. 3, no. 8. — P. 236—239. — ISSN 0882-8032-Print-1521-0898-Online. — doi:10.1080/08828032.1988.10390302.
  2. Jon C. Volkwein. Research to Replace Respirators in Mining (англ.) // Applied Industrial Hygiene. — Taylor & Francis, 1988. — Vol. 3, no. 11. — P. F8-F10. — ISSN 0882-8032-Print-1521-0898-Online. — doi:10.1080/08828032.1988.10389855.
  3. AB Cecala. Dust Protection for Bag Stackers (англ.) // NIOSH Hasard Control. — DHHS (NIOSH) Publication No 2001-142, 2001. — No. 31.
  4. Andrew Brian Cecala, Jon C. Volkwein & J. Harrison Daniel. Reducing Bag Operator's Dust Exposure in Mineral Processing Plants (англ.) // Applied Industrial Hygiene. — Taylor & Francis, 1988. — Vol. 3, no. 1. — P. 23—27. — ISSN 0882-8032-Print-1521-0898-Online. — doi:10.1080/08828032.1988.10388493.
  5. Andrew B. Cecala, Andrew D. O’Brien et al. Chapter 6 // Dust Control Handbook for Industrial Minerals Mining and Processing. — DHHS (NIOSH) Publication No. 2012–112. — NIOSH, 2012. — 312 с. Есть перевод: ссылка
  6. Богданович АС и др. Пути улучшения воздушной среды в механизированных забоях калийных рудников / Талапин В.И., редактор. — Актуальные вопросы охраны труда в химической промышленности: Материалы респ. науч.-практ. конф. — Минск: М-во здрав. БССР. Белорус. общество гигиенистов. Белорус. науч.-исслед. сан.-гигиен. ин-т, 1976. — С. 20—21. — 164 с.
  7. Сельсков МВ, Казак ЮП, Бузин ВА. Локальное обеспыливание на комплексе "Урал-10КС" посредством системы воздушного душирования / Талапин В.И., редактор. — Актуальные вопросы охраны труда в химической промышленности: Материалы респ. науч.-практ. конф. — Минск: М-во здрав. БССР. Белорус. общество гигиенистов. Белорус. науч.-исслед. сан.-гигиен. ин-т, 1976. — С. 18—19. — 164 с.
  8. J.M. Listak and T.W. Beck,. Development of a canopy air curtain to reduce roof bolters’ dust exposure (англ.) // The Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc. (SME). — Mining Engineering, 2012. — Vol. 64, iss. 7. — P. 72—79. — ISSN 0026–5187. Есть перевод ссылка
  9. В.В. Батурин. Основы промышленной вентиляции. — 4-е изд. — Москва: Профиздат, 1990. — С. 319—341. — 448 с. — 11 100 экз. — ISBN 978-985-06-1413-1.
  10. под ред. НН Павлова и ЮИ Шиллера. часть 3 - Вентиляция и кондиционирование воздуха // Внутренние санитарно-технические устройства. — 4-е издание. — Москва: Стройиздат, 1992. — Т. (Книга) 1. — С. 147—159. — 319 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-274-01155-1.
  11. ACGIH. Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design. — 28. — Cincinnati, Ohio, 2013. — С. 10—8. — ISBN 9781607260578.
  12. Бренда Джеклич; Джон Уильямс; Кристин Мусолин; Айто Кока; Юнг-Хюн Ким; Нина Тёрнер и др. NIOSH criteria for a recommended standard: occupational exposure to heat and hot environments / John Howard, MD. — 3 ed. — Cincinnati, Ohio: U.S. Department of Health and Human Services, Centers for Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health, 2016. — 192 p. — (DHHS (NIOSH) Publication No. 2016-106). Есть перевод: PDF Wiki
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.