Klimatyz_stanowisk_pracy.doc

(840 KB) Pobierz
Bez Tytułu

 

 

 

      Autorzy :  Bartłomiej   Młodawski

                                     Przemysław Wesoły

 

 

TEMAT: Klimatyzacja indywidualnych stanowisk pracy

 

             

1.Wymiana ciepła między organizmem ludzkim a otoczeniem

 

              Organizm   ludzki   przekazuje  do  otoczenia   ciepło  dzięki   istnieniu   różnicy   temperatur   ustroju   człowieka  i  otoczenia   oraz   różnicy   między   prężnościami  pary   wodnej  w  stanie  nasycenia  w  temperaturze   skóry  i   otoczenia .

Ciepło   przenoszone   jest   drogą   przewodnictwa, promieniowania   i  konwekcji  oraz  parowania   potu .

 

1.1.Przewodnictwo ciepła z organizmu do otoczenia

 

              Transport   ciepła  z  organizmu  do   otoczenia  poprzez   przewodnictwo   może   następować   wtedy,  gdy   część   ciałą   jest  w   kontakcie  z  ciałem   stałym, takim   jak  krzesło, podłoga  itp.

Z   uwagi  na   małe   pole   powierzchni  kontaktu  i  na  niskie  wartości   współczynników   przewodnictwa   ilość   ciepła   przenoszona   tą   drogą   stanowi   mały, w  porównaniu  z  innymi, odsetek  w  ogólnym   bilansie  cieplnym  i  nie   przekracza   10%.

 

1.2. Promieniowanie

 

              W   środowiskach   na  powierzchni   ziemi   występują   dwa   oddzielne   zakresy   cieplnego   promieniowania   elektromagnetycznego  : radiacja  słoneczna   charakteryzująca   się   krótkimi   falami, leżącymi  w  przedziale  od  0,3  do  3 mm, oraz   radiacja   ze   zródeł   lokalnych  o długości   fal  od   3  do  100mm.

Przenoszenie   ciepła  na   sposób   promieniowania   jest   wynikiem   nałożenia   się  emisji  i   absorpcji   fal   elektromagnetycznych .

Każda   powierzchnia   emituje   strumień  promieniowania  o  energii   zależnej  od   temperatury   bezwzględnej  Tp   oraz   emisyjności   według   prawa   STEFANA-BOLTZMANA :

                  L = e Cc  Tp    W/m2

gdzie :

          e - emisyjność   promieniowania   cieplnego,

          Cc - stała  STEFANA- BOLTZMANA, równa  5,67 x 10   W/(m2K4).

 

1.3. Konwekcja

 

              Odbiór   ciepła   przez   konwekcje  z  ciała   człowieka  nie   okrytego   odzieżą    charakteryzuje   współczynnik   izolacji   cieplnej  Ia   warstwy   przyściennej   powietrza   wokół  ciałą, który   jest   odwrotnością   współczynnika   przejmowania   ciepła  hc

  

                            Ia = 1/hc

gdzie :

          Ia - opór   cieplny  warstwy   przyściennej   powietrza  (m2K)/ W

          hc - współczynnik  przejmowania  ciepła  przez  konwekcję, W/(m2K)

 

1.4.Parowanie

 

              Przy   niskich   temperaturach   otoczenia   organizm   człowieka   traci   przez   parowanie   potu   około  10%   ciepła  przemian   metabolicznych  M.

W   przypadku   wyższych   temperatur   oraz   podczas   wykonywania   pracy   parowanie   potu   na   ogół   ma   większy   udział  w  odprowadzeniu   ciepła  z  ciała   człowieka,  równy  w   granicznym   przypadku  wydzilaniu   0,5 g/s (około 2  kg  potu  na  godzinę)  w  krótkim   czasie  oraz  0,25 g/s  (okolo  1 kg/godz.)  w   okresie   parogodzinnym .

Odpowiada  to  stratom   cieplnym   odpowiednio  o   mocy  1,2  i  0,6  kW .

Dla   porównania, ciepło  przemian   metabolicznych  w  organizmie   człowieka   wzrasta  od   około  100 W  w   stanie   spoczynku  do  około  1 kW  podczas   ekstremalnego   wysiłku .

 

 

 

2. Sposoby  klimatyzacji  indywidualnych  stanowisk pracy

             

              Hełm przeciw pyłowy jest przeznaczony do ochrony dróg oddechowych

górników pracujących w warunkach dużego zapylenia. Hełm może być stosowany w wyrobiskach o dużym zapyleniu oraz w pobliżu silnych źródeł zapylenia,jak:

              -przesypy, wysypy, wywroty itp.

              -miejsca przeładunku urobku ze środków transportu opnowego,

              -wiercenia otworów w caliźnie - maszynowe i ręczne.

Hełm jest skuteczną ochroną dróg oddechowych, w przypadku jego systematycznego stosowania.

Układ filtracji, zastosowany w hełmie posiada właściwości ochronne, określone dla II-stopnia ochronnego. Stanowi ochronę przed nietrującymi pyłami zwłókniającymi o NDS 2mg/m3. Hełm nie zapewnia ochrony przed gazami oraz mgłą substancji szkodliwych dla zdrowia. Z uwagi na wymuszony nawiew powietrza na twarz, spełnia częściowo funkcje podobne, jak przy stosowaniu urządzeń klimatyzacyjnych w klimacie gorącym.

 

 

 

2.1. Parametry techniczne hełmu

 

 

              Wielkość - jedna. Na skutek szerokiego zakresu regulacji obwodu opaski głowy i pozycji pasów nośnych można go dopasować do każdego rozmiaru głowy.

 

Ilość nadmuchiwanego powietrza - ok. 160 dm3/min

Spiętrzenie wentylatora                - ok. 70 Pa

Moc silnika wentylatora               - ok. 0,77 W

Żywotność silnika                        - ok. 1000 godzin

Zespół zasilający                         - akumulator Ca-Ni o napięciu 7 V

Napięcie wyjściowe akumulatora - 5 V

Pojemność                                   - 1,8 Ah

Maksymalny czas pracy po naładowaniu - 8 h

Hałas zespołu napędowego          - <= 70 dB na poziomie uszu użytkownika.

Masa hełmu                                  - 950g

Masa akumulatora                        - 500g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

 

 

 

2.3.Konstrukcja i zasada działania hełmu AH

 

              Hełm składa się z dwóch zasadniczych zespołów:

-czaszy z uchylną osłoną twaezy, układem filtrów, uszczelnień głowy i twarzy, wentylatora z silnikiem, kabla do połączenia z akumulatorem zasilającym

-akumulatora zasilającegoz wyłacznikiem.

   Dmuchawa (3) zasysa zapylone powietrze (7) poprzez filtr wstępny (5) inastępnie przetłacza je poprzez filtr dokładnego oczyszczania (1) znajdujący się wewnątrz czaszy hełmu (2).

Przepływ powietrza wytwarza w częśći twarzowej hełmu nadciśnienie zapobiegające przedostawaniu się pyłu do ust, nosu i oczu użytkownika. Nadciśnienie powietrza utrzymuje się nawet przy dużej częstotliwośći oddychania podczas ciężkiej pracy fizycznej. Oczyszczone powietrze przepływające wzdłuż twarzy stwarza uczucie chłodzenia.

 

2.4. Proponowane sposoby klimatyzacji indywidualnej w LGOM

             

              W  celu  właściwego  doboru   urządzenia    klimatyzacyjnego   bardzo   istotna   jest  wszestronna   znajomość   warunków   potrzebnych   do   wytworzenia   komfortu     cieplnego.  Najważniejszymi   zmiennymi   parametrami, które  wpływają  na   stan   komfortu   cieplnego   są  :

-  wydatek   energetyczny   organizmu   ludzkiego,                                                                                -  przewodnictwo  cieplne   odzieży,                                                                                                                                                               -  temperatura   powietrza,                                                                                                            -  średnia   temperatura   promieniowania,                                                                                     -  względna   prędkość  przepływu    powietrza,                                                                           -  ciśnienie  cząstkowe  pary  wodnej  w  otaczającym  powietrzu .                                                          

 

Operatorzy  maszyn  samojezdnych  pracują  w   trudnych  warunkach   cieplnych,  spowodowanych   przede  wszystkim  wydzielaniem   ciepła  przez   silniki   wysokopręzne    dużej   mocy .

Ponadto,  na  drogi   przejazdowe  przeznacza   się  chodniki  odprowadzające  zużyte  powietrze 

W  badaniach   przyjęto, że  dla   stanowisk  pracy  operatorów   maszyn   samojezdnych   parametry   muszą   spełniać  następujące  wymogi  :

                Tc = 301  K  ( 28  )

                 k = 11 katastopni  wilgotnych

                Tot - Tc < Tsk      

                 w < 1,5  m / s  

     gdzie :

     Tc - temp.  dopuszczalna, K

     Tot  -  temp.  otoczenia,   K

     k -  intensywność   chłodzenia,  katastopnie  wilgotne

     w -  prędkość   przepływu   powietrza, m / s

     Tsk - temp.  scian  osłony, K

 

Przy   projektowaniu  indywiualnej  klimatyzacji  kabin   operatorów   należy   przestrzegać   następujących   zaleceń :

   -  wykluczona  jest  realizacja   projektów   przewidujących   instalowanie  dużych  urządzeń   klimatyzacyjno-wentylacyjnych  w  przestrzeni   ograniczonej  daszkiem  ochronnym,

   -  należy  zachować   dotychczasową   możliwość  obsługi   dżwigni,

   -  sposób  zainstalowania  klimatyzatora  powinien   zapewnić  w  miarę  łatwy  dostęp  do  urządzenia  oraz  w  minimalnym  stopniu  utrudniać  obsługę  innych  układów   maszyny.

    -  zainstalowane  na  maszynie   ddodatkowe  urządzenie  klimatyzacyjne  nie  powinno  przekraczac  gabarytów   maszyny .

 

 

Klimatyzowanie  kabiny  operatora  może  odbywać  się  według   następujących  wariantów :

 

a) W  czasie  nawiewu   bezpośredniego  na  operatora  z  zastosowaniem  kurtyn  powietrznych

  ochłodzone i  osuszone  powietrze  wypływa  z  otworów  płyty  perforowanej  znajdującej  się  bezpośrednio  nad  siedziskiem  operatora, pod  główną   krawędzią  rur  stanowiących   daszek  ochronny .

Pozostała  struga   klimatyzowanego   powietrza,  w  środku  której  znajduje  się   operator,  charakteryzuje  się  równomiernością   pola   prędkości  i  temperatury .

Taki  sposób   nawiewu   jest   często   stosowany  w  technice  klimatyzacyjnej,  gdyż  daje  możliwość  doprowadzenia  do  przestrzeni  pracy  operatora  dużych  ilości  powietrza  lub  usuwania   znacznych   zysków   ciepła,  przy  wspomnianej   wcześniej   równomierności

temperatury .(rys.36.)

 

 

 

 

b) Nawiew   bezpośredni  na  operatora  w  kabinie  zamkniętej  polega  na   obudowaniu   stanowiska   pracy   operatora   trwałymi   przegrodami   przeżroczystymi   otwieranymi  z  jednej   strony.

Nawiew  realizowany   jest  podobnie  jak  w  poprzednim  wariancie,  tzn. powietrze   wywiewane   jest  z  otworów  znajdującej  się  nad  operatorem  skrzynki  nawiewnej  z  płytą  perforowaną.(rys.37)

 

 

 

 

 

c) Nawiew   bezpośredni  na   operatora  realizowany   może  być  przez  zastosowanie  specjalnego   kombinezonu   roboczego  dla  operatora,  który  byłby  większy  od  używanej  przez   operatora   w  normalnych  warunkach   odzieży.

Ta  nadwymiarowość  niezbędna  jest  do   stworzenia   specyficznego   rodzaju   kanału,  którym   przepływałoby  powietrze   o   odpowienich   poarametrach   klimatycznych .

Przepływ   pomiędzy   materiałem   kombinezonu   a   skórą   operatora   daje   możliwość   efektywnego   odbioru   ciepła   wytworzonego   przez   organizm   człowieka   i   ciepła   promieniowania .

W   czasie   projektowania   takiego   kombinezonu   należy   przewidzieć   odpowiedniej  konstrukcji   szybkozłączne   połączenie,  przez   które   dopływałoby  powietrze   z   urządzenia   klimatyzacyjnego (rys.39).

 

 

 

 

 

3. Ogólna  charakterystyka  techniczna  kabiny  klimatyzowanej   typu   UKR-3B

 

Przeznaczeniem urządzenia jest filtrowanie i ochładzanie powietrza nawiewanego do zamkniętej kabiny w celu uzyskania i utrzymania obniżonej temperatury powietrza na stanowiskach obsługi urządzeńä typu "Roxon".

 

3.1. Podstawowe dane techniczne

 

Kabina operatora bez agregatu Klimatyzacyjnego ma wymiary 1600 x 1115 x 2100 mm, natomiast agregat chłodniczy usytuowany na dachu Kabiny ma wymiary 840 x 650 x 320 mm. Podstawowe dane techniczne urządzenia są następujące:

- wydajność chłodnicza 3,5 kVW

- waydajno nawiewu ochłodzonego powietrza 700 - 800 m3/h

- czynnik chłodniczy freon R-12

- moc cieplna skraplacza 5,4 k W

- zasilanie urządzenia z sieci 3 x 500 V 50 Hz

 

 

3.2. Budowa urządzenia klimatyzacyjnego.

 

Kompletna kabina klimatyzowana składa się z następujących podzespołów:

 

- kabiny operatora,

- agregatu klimatyzacyjnego,

- skrzynki zasilającej,

- układu stcrowniczo-sygnalizacyjnego.

 

 

3.3. Budowa kabin operatora

 

              Ściany kabiny i dach posiadają konstrukcją rozbieralną. ściany wykonane są z płyty z włókien mineralnych osłoniętych od strony zewnętrznej blachą o grubości 2 mm natomiast od strony wewnętrznej blachą perforowaną "lochblech". Dach kabiny wykonany jest z podobnych płyt mineralnych osłoniętych od wewnątrz blachą perforowaną o grubości 1 mm, a od zewnątrz blachą o grubości 2 mm. Dodatkowo dach wzmocniony jest płytą z blachy 5 mm. W dachu wykonane są trzy otwory do nawiewu ochłodzonego powietrza o średnicy 0 100 mm, natomiast w tylnej ścianie otwór recyrkulacyjny ţ 160 mm, Elementem mocnym i wzmacniającym ściany i dach jest rura stalowa 50 x 50 x 2 mm. Drzwi o wymiarach 1750 x 700 mm umieszczone po obu stronach kabiny zapewniają swobodny dostęp do kabiny. Na przedniej,wygiętej ścianie kabiny umieszczone jest okno o wymiarach 1100 x 970 mm umożliwiaJące obserwację pracy wysięgnika młota hydraulicznego, natomiast dwa boczne okna trapezowe zabudowane w ścianach bocznych i dwa okna o wymiarach 850 x 5500 mm zabudowane w drzwiach umożliwiają obserwację w kierunkach bocznych. Szyby okien wykonane są ze szkła klejonego o grubości 6 mm.

 

3.4.Budowa agregatu klimatyzacyjnego

 

 

                   W konstrukcji agregatu istnieją dwie wydzielone komory:

- komora spręrarkowo-skraplająca i komora oziębiacza.

              W komorze spręrarkowo-skraplająca  znajdują się

             -semihermetyczna sprężarka chłodnicza COPELAND DKL-150,

             -skraplacz freonu PT 22-10T-5R-540A-2,5P-3NC, zbiornik freonu XK 0,9L,

             -dwa elektrowentylatory "Fiat 306" oraz presostaty wysokiego i niskiego cisnienia                       KP-5 i KP-2

.

W komorze oziębiacza umieszczone są:

-oziębiacz-parowacz freonu PT 22-10T-3R-300A-2,5P-3NC,

-dwa wentylatory nawiewu S-753 "Aurora",

-termostatyczny zawór rozprężny TUF,

-zawór elektromagnetyczny EVR-3 oraz filtr-odwadniacz freonu.

 

Konstrukcja agregatu klimatyzacyjnego wykonana jest z ceownik, kątowników oraz blachy stalowej.Wlot powietrza do komory oziębiacza następuje przez filtry pyłowe i gazowe, natomiast wylot ochłodzonego powietrza następuje przez trzy króćce o przekroju kołowym 0 100 mm zlokalizowane w środkowej części tej samej ściany. Na przeciwległej ścianie znajduje się prostokątny otwór 540 x 250 mm wylotu powietrza chłodzącego skraplacz, za na pozostałych dwóch ścianach znajdują się dwa otwory 262 mm, przez które zasysane jest powietrze do komory sprgľarkowwo-skraplającej. Ceowniki wzmacniające dolną płyt agregatu Klimatyzacyjnego wykorzystywane są do montażu agregatu dachu kabiny.

 

 

3.5.Skrzynka zasilająca

 

 

Odbiornikami mocy ze skrzynki zasilającej są:

-semihermetyczraa sprężarka C0PELAND UICL-150 o poborze mocy P 500 W

 

  -dwa silniki wwentylatora nawiewu zasilane prądem stałym 24 V

 

- dwa elektrowentylatory zasilane prądem stałym 24 V.

 

Jako ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym w obwodach 500 V zastosowano system uziemiających przewodów ochronnych, Urządzenia na 24 V nie wymagają dodatkowej ochrony.

 

3.6.Skrzynka sterownicza Z1

 

Skrzynka sterownicza Z1 zabudowana w kabinie zawiera przyciski sterownicze wentylator nawiewu i agregatu sprężarkowo-skraplającego oraz lampki sygnalizacyjne poprawnej pracy. wentylatorów nawiewu i sprężarki, a także lampkę sygnalizującą stan awaryjny.

              Obwody sterowania i sygnalizacji zasilane są z transformatora T Ma 1000 500/24 W.  Wentylatory nawiewu i chłodzenia komory sprężarkowowo-skraplającej sterowane są jedną parą przycisków przy czym w obwód wentylatorów wŁączony jest styk przełącznika kontrolującego napięcie 24 V prądu stałego. Silnik sprężarki zaŁączony jest za pomocą drugiej pary przycisków przy czym jego uruchomienie możliwe jest tylko przy pracujących wentylatorach. Zanik< napięcia 500 V i 24 V = spowoduje samoczynne zatrzymanie wszystkich urządzeńä. 2zadziałanie presostatów NC lub WWC zabudowanych na instalacji chłodniczej spowoduje wyŁączenie sprężarki aż do zwolnienia blokady w tych presostatach.

 

 

3.7.Działanie agregatu klimatyzacyjnego

 

W agregacie klimatyzacyjnym wyróżnić można trzy obiegi:

 

      - obieg freonu

- obieg powietrza klimatyzowanego,

-              obieg powietrza chłodzącego agregat sprężarkowo-skraplający

 

W obiegu freonu sprężarka zasysa z parowacza pary freonu, skrapla je do cisnienia kondensacji i tłoczy do skraplacza, gdzie następuje kondensacja freonu. Ciekły freon kierowany jest do zbiornika, a następnie poprzez filtr-osuszacz i zawór elektromagnetyczny płynie do termostatycznego zaworu rozprężnego, w którym następuje redukcja cisnienia freonu do wartości umożliwiaJącej jego odparowanie w wężownicach parowacza. W parowaczu kosztem ciepła przejętego od oziębionego i odwilżonego powietrza następuje parowanie freonu. Powstaje para jest zasysana przez sprężarkę, w której zamyka się obieg chłodniczy.

              W obiegu powietrza klimatyzowanego, powietrze z wyrobiska kopalnianego jest zasysane do komory oziębiacza przez zestaw siatkowych filtr pyłowych i gazowych, W parowaczu powietrze zostaje ochłodzone i odwilżone, skąd trzema elastycznymi przewodami kierowane jest do otworów nawiewnych w dachu kabiny. Obieg powietrza realizowany jest za pomocą dwóch wentylatorów promieniowych.

              Obieg powietrza chłodzącego agregat sprężarkowo-skraplający odbywa się następująco: dwa wentylatory osiowe zasysają, poprzez siatkowe filtry pyłowe, powietrze kopalniane do Komory sprężarkowo-skraplającej.

PrzepływaJące powietrze chłodzi silniczki elektrowentylatorów, semihermetyczną sprężarkę, a następnie przepływaJąc pomiędzy lamelami skraplacza odbiera ciepło skraplania freonu, po czym jest wytłaczane do atmosfery kopalnianej.

Lokalizacja otworów: powietrza zasysanego do komory oziębiacza i wylotu powietrza ogrzanego w komorze sprężarkowo-skraplającej, na przeciwległych ścianach agregatu klimatyzacyjnego nie powoduje dodatkowego obciążenia termicznego powietrza zasysanego przez wentylatory nawiewu.

 

 

3.8. Charakterystyka czynnika chłodniczego

 

 

Zastosowany w urządzeniu klimatyzacyjnym czynnik chłodniczy freon R-12  należy podobnie jak freon R-22 stosowany w górnictwie węglowym i miedziowym do grupy czynników chłodniczych niewybuchowych, niepalnych, nietoksycznych lub o małym działaniu toksycznym. W obiektach lądowych stosowany jest w instalacjach chłodniczych, w których cała ilość czynnika mogłaby przedostać się do pomieszczeniaä lub wywołać zagrożenia.

Małe napełnienie instalacji chłodniczej urządzenia klimatyzacyjnego sprawia, że w przypadku awarii i wycieku freonu z parowacza, w otoczeniu urządzenia chłodniczego w ciągu 1 godziny utrzymywać się będzie stężenie pary freonu 0,1 %obj. gdy tymczasem nieszkodliwe stężenia są do 30 % obj. Freon R-12 jest czynnikiem trwałym, rozkłada się dopiero w obecności ognia. W zakresie temperatur spotykanych w technice klimatyzacyjnej jest chemicznie obojętny w stosunku do wszystkich metali z wyjątkiem stopów zawierających więcej niż 2 % magnezu. Ma równieżľ zdolność łatwego rozpuszczania większości substancji organicznych. W obecności wody działa agresywnie na szkło.

 

 

 

 

Literatura:

1.Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej  Z.222

              „Wybrane problemy eksploatacji złóż na dużych głębokościach”

              Gliwice 1994

2.Zeszyty Naukowe Politechniki Sląskiej  Z.213

              „ Dyskomfort  cieplny w środowiskach pracy kopalń głębokich”

              Gliwice 1993

3.Przegląd Górniczy  nr  1-8, rok 1963

              A.Frycz „ Zagadnienie regulacji temperatury ciała ludzkiego w warunkach

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin