水曜日、2月16 2011 00:52

一般換気と希釈換気の目的と原則

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職場で発生する汚染物質を、私たちが話す場所全体を換気することによって制御する場合 一般換気. 全体換気を使用するということは、汚染物質が作業現場の空間全体にある程度分散されるという事実を受け入れることを意味し、したがって、汚染源から遠く離れた作業員に影響を与える可能性があります。 したがって、一般的な換気は、 ローカライズされた抽出. 局部的な抽出では、汚染物質を発生源にできる限り近づけることによって排除しようとします (この章の「室内空気: コントロールとクリーニングの方法」を参照)。

一般的な換気システムの基本的な目的の 0.45 つは、体臭の制御です。 これは、毎分 XNUMX 立方メートル (m) 以上を供給することで達成できます。3/min、占有者ごとの新しい空気。 喫煙が多い場合や肉体的に激しい作業の場合は、必要な換気量が多くなり、0.9 m を超える場合があります。3XNUMX人あたり/分。

換気システムが克服しなければならない唯一の環境問題が今説明したものである場合、すべての空間には、いわゆる「浸透」によって一定レベルの「自然な」空気の更新があることを心に留めておくことをお勧めします。ドアや窓が閉じていても、ドアや窓から、また他の壁貫通部位からも発生します。 この点については、通常、エアコンのマニュアルに十分な情報が記載されていますが、少なくとも、浸透による換気レベルは 0.25 時間あたり 0.5 ~ 0.5 回の更新の間にあると言えます。 工業用地では、通常、3 時間あたり XNUMX ~ XNUMX 回の空気の更新が行われます。

化学汚染物質を制御するために使用する場合、一般的な換気は、発生する汚染物質の量がそれほど多くなく、毒性が比較的中程度であり、労働者が汚染源のすぐ近くで作業を行わない状況に限定する必要があります。汚染。 これらの差し止め命令が守られない場合、作業環境を適切に制御するための承認を得ることが難しくなります。なぜなら、高い更新率を使用する必要があるため、高い空気速度が不快感を引き起こす可能性があり、高い更新率を維持するには費用がかかるためです。 したがって、許容濃度が 100 ppm を超える溶媒の場合を除いて、化学物質の管理のために全体換気の使用を推奨することはまれです。

一方、全体換気の目的が、法的に許容される制限または国際標準化機構 (ISO) ガイドラインなどの技術的推奨事項を考慮して、作業環境の熱特性を維持することである場合、この方法には制限が少なくなります。 したがって、一般的な換気は、化学的汚染を制限するためよりも熱環境を制御するために使用されることが多いですが、局所的な抽出技術を補完するものとしての有用性は明確に認識されるべきです.

何年もの間、フレーズ 一般換気 および 希釈による換気 は同義語であると考えられていましたが、今日では、新しい一般的な換気戦略により、そうではなくなりました。 置換による換気. 希釈による換気と置換による換気は、上で概説した一般的な換気の定義に適合しますが、汚染を制御するために採用する戦略は大きく異なります。

希釈による換気 機械的に導入された空気を、すでに空間内にあるすべての空気とできるだけ完全に混合することを目標としています。熱制御が目的である場合は、可能な限り均一)。 この均一な混合を達成するために、空気は比較的高速で流れとして天井から注入され、これらの流れは空気の強力な循環を生成します。 その結果、空間内にすでに存在する空気と新しい空気が高度に混合されます。

置換による換気、 理想的な概念では、新しい空気が以前そこにあった空気と混合することなく置換されるような方法で、空気を空間に注入することで構成されています。 置換による換気は、床に近い空間に低速で新しい空気を注入し、天井近くの空気を排出することによって実現されます。 変位による換気を使用して熱環境を制御することには、温度差による密度の変化によって生成される空気の自然な動きから利益が得られるという利点があります。 置換による換気はすでに産業状況で広く使用されていますが、この主題に関する科学文献はまだ非常に限られており、その有効性の評価は依然として困難です。

希釈による換気

希釈による換気システムの設計は、汚染物質の濃度が問題の空間全体で同じであるという仮説に基づいています。 これは、化学エンジニアがよく攪拌タンクと呼ぶモデルです。

空間に注入される空気に汚染物質が含まれておらず、最初は空間内の濃度がゼロであると仮定すると、必要な換気量を計算するために XNUMX つの事実を知る必要があります。空間で生成される汚染物質の量と求められる環境濃度のレベル (仮説的には全体で同じ)。

これらの条件下では、対応する計算により次の式が得られます。

コラボレー

c(t) = 時間における空間内の汚染物質の濃度 t

a =汚染物質の発生量(単位時間あたりの質量)

Q = 新しい空気が供給される速度 (単位時間あたりの量)

V = 問題のスペースの容積。

上記の式は、濃度が次の値で定常状態になる傾向があることを示しています。 質問の値が小さいほど速くなります。 質疑応答、「単位時間あたりの更新数」と呼ばれることがよくあります。 換気の質の指標は、実際にはその値と同等と見なされる場合もありますが、上記の式は、その影響が換気の制御に限定されていることを明確に示しています。 安定の速さ しかし、そのような定常状態が発生する濃度レベルではありません。 それは依存します 発生する汚染物質の量 (a)、および換気率について (Q).

ある空間の空気が汚染されているが、新たな量の汚染物質が生成されていない場合、一定期間にわたる濃度の減少速度は次の式で与えられます。

コラボレー Q および V 上記の意味を持ち、 t1 および t2 は、それぞれ最初の時間と最後の時間であり、 c1 および c2 初期濃度と最終濃度です。

初期濃度がゼロでない場合 (Constance 1983; ACGIH 1992)、空間に注入された空気が汚染物質を完全に欠いているわけではない場合の計算式を見つけることができます (空気の冬の部分の暖房費を削減するため)。たとえば、リサイクルされる場合)、または生成される汚染物質の量が時間の関数として変化する場合。

移行段階を無視して、定常状態が達成されたと仮定すると、式は換気率が 交流リムここで、 cリム は、特定の空間で維持する必要がある濃度の値です。 この値は、規制によって、または補助的な基準として、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH) のしきい値限界値 (TLV) などの技術的な推奨事項によって確立されます。

コラボレー a および cリム すでに説明した意味を持ち、 K 安全係数です。 の値 K 1 から 10 の間で、指定された空間での空気混合の有効性、溶媒の毒性 (小さいほど) の関数として選択する必要があります。 cリム の値が大きいほど K なる)、および産業衛生士が関連するとみなすその他の状況。 ACGIH は、とりわけ、プロセスの期間、作業のサイクル、および汚染物質の排出源に関する作業者の通常の場所、これらの発生源の数と特定の空間におけるそれらの場所、季節その他の決定基準として、自然換気量の変化、および換気装置の機能効率の予想される低下。

いずれにせよ、上記の式を使用するには、次の値の合理的に正確な知識が必要です。 a および K を使用する必要があるため、この点に関していくつかの提案を提供します。

生成される汚染物質の量は、汚染物質を生成するプロセスで消費される特定の物質の量によってかなり頻繁に見積もることができます。 そのため、溶媒の場合、使用量は、環境で検出できる最大量の適切な指標になります。

上で示したように、 K 所定の空間における混合気の効果の関数として決定する必要があります。 したがって、この値は、与えられた空間内の任意の点で汚染物質の同じ濃度を検出する推定の精度に正比例して小さくなります。 これは、換気されている空間内で空気がどのように分配されるかによって異なります。

これらの基準によると、最小値 K 空間に空気が分散して注入される場合 (たとえば、プレナムを使用)、および空気の注入と抽出が特定の空間の両端で行われる場合に使用する必要があります。 一方、 K 空気が断続的に供給され、新しい空気の取り入れ口に近いポイントで空気が抽出される場合に使用する必要があります (図 1)。

図 1. XNUMX つの供給口がある室内の空気循環の概略図

IEN030F1

空気が所定の空間に注入されるとき、特に高速で注入される場合、生成された空気の流れは周囲の空気にかなりの引っ張り力を及ぼすことに注意してください。 この空気は流れと混ざり合って流れを遅くし、測定可能な乱気流も作り出します。 結果として、このプロセスにより、すでに空間にある空気と注入された新しい空気が激しく混合され、内部気流が発生します。 これらの流れを予測するには、たとえ一般的であっても、大量の経験が必要です (図 2)。

図 2. 吸気口と排気口の位置に推奨される K 係数

IEN030F2

労働者が比較的高速で空気の流れにさらされることから生じる問題を回避するために、空気は通常、新しい空気とすでに存在する空気との急速な混合を促進するように設計された拡散格子を介して注入されます。スペース。 このようにして、空気が高速で移動する領域は可能な限り小さく保たれます。

今説明したストリーム効果は、空気が逃げたり、ドア、窓、排気口、その他の開口部から排出されたりするポイントの近くでは生成されません。 空気はあらゆる方向から抽出格子に到達するため、抽出格子から比較的近い距離でも、空気の動きは気流として認識されにくくなります。

いずれにせよ、空気の分配を扱う際には、汚染源に到達する前に新しい空気が作業者に到達するように、可能な限りワークステーションを配置する利便性を念頭に置くことが重要です。

特定の空間に重要な熱源がある場合、空気の動きは、密度の高い冷たい空気と軽い暖かい空気の密度の違いによる対流によって大きく調整されます。 この種の空間では、空気分配の設計者はこれらの熱源の存在を忘れてはなりません。そうしないと、空気の動きが予測されたものとは大きく異なることが判明する可能性があります。

一方、化学汚染の存在は、測定可能な方法で空気の密度を変化させません。 純粋な状態では、汚染物質は空気の密度とは非常に異なる (通常ははるかに大きい) 場合がありますが、職場に実際に存在する濃度を考えると、空気と汚染物質の混合物の密度は、純粋な空気の密度。

さらに、このタイプの換気を適用する際に犯す最も一般的な間違いの XNUMX つは、十分な空気の取り入れを事前に考慮せずに、空気抽出器だけで空間を供給することです。 このような場合、換気扇の有効性が低下するため、実際の換気量は計画よりもはるかに少なくなります。 その結果、与えられた空間内の汚染物質の周囲濃度が、最初に計算された濃度よりも高くなります。

この問題を回避するには、空間に空気を導入する方法を検討する必要があります。 推奨される一連の行動は、排出用人工呼吸器だけでなく、吸入用人工呼吸器も使用することです。 通常、窓やその他の開口部からの侵入を可能にするために、抽出率は侵入率よりも大きくする必要があります。 さらに、発生した汚染が汚染されていない領域に流れ込むのを防ぐために、空間をわずかに負圧に保つことをお勧めします。

置換による換気

前述のように、置換による換気では、新しい空気と特定の空間で以前に見つかった空気の混合を最小限に抑えようとし、プラグフローとして知られるモデルにシステムを調整しようとします。 これは通常、特定の空間に低速で低高度で空気を導入し、天井近くで抽出することによって達成されます。 これには、希釈による換気に比べて XNUMX つの利点があります。

まず第一に、汚染は空間の天井近くに集中するため、空気の更新率を下げることができます。 の 平均 与えられた空間での濃度は、 cリム 前に言及した値ですが、それは労働者のリスクが高いことを意味するものではありません。なぜなら、特定のスペースの占有ゾーンでは、汚染物質の濃度が cリム.

さらに、換気の目的が熱環境の制御である場合、置換による換気は、希釈による換気システムで必要とされるよりも暖かい空気を所定の空間に導入することを可能にします。 これは、抽出された暖かい空気が、空間の占有ゾーンの温度よりも数度高い温度であるためです。

置換による換気の基本原理は、サンドバーグによって開発されました。サンドバーグは、1980 年代初頭に、閉鎖空間内の汚染物質の濃度が不均一である状況を分析するための一般理論を開発しました。 これにより、希釈による換気の理論的限界 (所定の空間全体で均一な濃度を前提とする) を克服することができ、実用的なアプリケーションへの道が開かれました (Sandberg 1981)。

一部の国、特にスカンジナビアでは置換による換気が広く使用されていますが、実際の設備で異なる方法の有効性を比較した研究はほとんど発表されていません。 これは、実際の工場に XNUMX つの異なる換気システムを設置することの実際的な困難と、これらのタイプのシステムの実験的分析にはトレーサーの使用が必要であるためであることは間違いありません。 トレーサーガスを空気換気流に加え、空間内および抽出された空気内のさまざまなポイントでガスの濃度を測定することによって、トレースが行われます。 この種の調査により、空間内で空気がどのように分布しているかを推測し、異なる換気システムの効果を比較することができます。

実際の既存の設備で実施された利用可能ないくつかの研究は、置換による換気を使用するシステムがより良い空気の更新を提供するという事実を除いて、決定的なものではありません. しかし、これらの研究では、作業現場での周囲汚染レベルの測定によって確認されていない限り、結果について留保が表明されることがよくあります。

 

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読む 15898 <font style="vertical-align: inherit;">回数</font> 最終更新日 13 年 2011 月 21 日木曜日 28:XNUMX

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内容

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