Состояние воздуха характеризуют его основные параметры: температура, относительная влажность, подвижность (скорость).

Человек хорошо себя чувствует только в довольно узком диапазоне сочетаний различных параметров воздуха.

Они могут быть оптимальными, при которых человеку комфортно; и допустимыми, при которых его самочувствие и производительность труда незначительно отличаются от нормальных. Так, для производственных помещений в холодный период года при работе средней тяжести установлены следующие оптимальные параметры воздуха: температура 18–20 °С, относительная влажность 40–60 % и подвижность не более 0,2 м/с. Допустимые параметры воздуха для тех же условий имеют более широкий диапазон: температура 17–23 °С, относительная влажность не выше 75 % (нижний предел не лимитируется) и подвижность не более 0,3 м/с. На практике наиболее часто предусматривается поддержание допустимых параметров.

Производственные процессы могут сопровождаться выделением в воздух рабочей зоны помещений вредных для человека газов и паров, количество которых зависит от особенностей технологического процесса, степени герметизации оборудования и пр. Содержание их не должно превышать предельно допустимой концентрации (ПДК). Эта величина определяется как максимально возможное количество вредного вещества в единице объема воздуха (мг/м3), которое в течение всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья людей, работающих в данных условиях, и не сказывается на последующих поколениях.

Кроме того, от технологического оборудования может поступать большое количество тепла, а также влага и пыль. Человек, участвующий в производственном процессе, сам является генератором тепла, влаги и углекислого газа. Теплоотдача одного рабочего в окружающую среду составляет 150–300 Вт и более. Каждый час с поверхности тела человека испаряется от 60 до 400 г водяных паров, а от органов дыхания поступает от 20 до 40 л углекислого газа.

Избыточное тепло, влага, вредные газы и пары поступают в воздух, который их ассимилирует, при этом повышается его температура, увеличиваются влагосодержание, загазованность, запыленность. Происходит изменение химического состава и физических свойств воздуха.

Для поддержания в помещениях нормальных параметров воздушной среды, соответствующих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, устраивают вентиляцию, которая создает организованный воздухообмен – удаляет загрязненный воздух и подает вместо него обработанный (нагретый или охлажденный, увлажненный или осушенный), свежий и чистый.

Вентиляция в большинстве случаев может обеспечить в помещениях только допустимые санитарно-гигиенические условия. Параметры воздуха, строго определенные по температуре и относительной влажности, в том числе и оптимальные, обеспечиваются применением систем кондиционирования.

Вентиляционные системы по назначению делятся на:

– приточные, осуществляющие подачу свежего воздуха в помещения;

– вытяжные, удаляющие из помещений загрязненный воздух;

– воздушные либо воздушно-тепловые завесы, предотвращающие проникание холодного воздуха через открытые проемы зданий или двери в холодный период года.

Как приточные, так и вытяжные вентиляционные системы могут быть общеобменные и местные. Первые предназначены для подачи и удаления воздуха равномерно по обслуживаемому помещению, для создания по всему объему рабочей зоны воздушной среды с примерно одинаковыми параметрами. Вторые удаляют воздух в местах образования вредностей у технологического оборудования, не позволяя им распространяться по всему объему помещения, загрязнять весь воздух цеха. Они также подают свежий приточный воздух вблизи рабочих мест, создают воздушный душ или оазис – ограниченную зону в производственном помещении, где параметры воздушной среды соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям.

Исходя из вышесказанного, местная вытяжная вентиляция намного эффективнее общеобменной, однако конструктивно она не всегда выполнима.

По способу перемещения воздуха все вентиляционные системы бывают либо естественные, либо механические.

Во-первых, движение происходит вследствие разности плотности внутреннего (нагретого и более легкого) и наружного (холодного и более тяжелого) воздуха.

Во-вторых, воздух перемещается вентилятором либо другим оборудованием (дымососом, воздуходувкой, эжектором и т. д.), приводимым в действие электродвигателем. Механические вентиляции применяются значительно чаще, так как радиус их действия гораздо больше, а сечение воздуховодов меньше, чем в естественных системах той же пропускной способности, за счет более высокой скорости движения воздуха. Так, в воздуховодах естественных систем вентиляции она составляет 0,5–2 м/с, а в воздуховодах механических систем – 4–20 м/с.

При работе вентиляции любого вида в помещении происходит смена воздуха. Отношение количества поданного в помещение в течение 1 часа свежего воздуха к внутреннему объему помещения называется кратностью воздухообмена. В реальных условиях эта величина может изменяться от 0,5 до 20 и более.

Помимо организованного воздухообмена, осуществляемого вентиляционными системами, воздух может проникать в помещения путем инфильтрации через неплотности окон, стен, дверей, ворот и т. д., вследствие гравитационного (естественного) давления и за счет ветрового напора. Таким же образом воздух может и удаляться.

Если в помещении нет вредных выделений, то приточные системы вентиляции выполняют таким образом, что часть воздуха они забирают снаружи, а часть берут внутри. Такое вторичное использование воздуха из самого помещения называется рециркуляцией: оно позволяет уменьшить перепад температур между приточным и внутренним воздухом в холодный период года, увеличить относительную влажность воздуха и, главное, экономить тепло (зимой) или холод (летом).