Задачу, как проще отбирать пробы из воздуховодов и пылепроводов, таким образом решили, но оставалась еще одна длительная и трудоемкая операция -- рассевка отобранной пробы. Она нужна для того, чтобы узнать фракционный состав пыли. Обычно пробу просеивают через набор сит разной проходимости.
Современные виброгрохоты и полигональные сита копируют движения бабушкиного решета. На заводах промышленности строительных материалов, на химических предприятиях и горнообогатительных фабриках техника просеивания дальше этого не шагнула. В конце концов с этим можно было бы мириться, если бы не ущербность самого принципа просеивания. Горка сыпучего материала контактирует с ситом только своим основанием. На остающиеся в сите частицы нижнего слоя давит еще не рассеянный материал и вдавливает их в ячейки. Чтобы очистить сито, его трясут с еще большими частотой и амплитудой, постукивают по обечайке, но все равно раньше чем через 15--20 мин даже 100-граммовую навеску не просеять. Еще неудобство: после каждой рассевки устройство останавливается -- нужно удалять крупные частицы, оставшиеся на сите.
В аппарате, разработанном в отделе сепарационных устройств ВНИИцеммаша О. К. Чекаловцом (авторское свидетельство No 187677), рассевка происходит мгновенно, крупные фракции ни секунды не задерживаются на сите. Добиться такого эффекта он сумел просто: сито расположил вертикально, а чтобы прогнать через него порошок, применил электрическое поле. Небольшой аппарат ничем не напоминает своих шумных и пылящих прототипов. В небольшом корпусе расположены плоский электрод, выполненный в виде проволочной решетки, а параллельно с ним -- металлическая разделительная сетка, являющаяся осадительным электродом. Поворот выключателя -- и легкое потрескивание извещает о том, что в аппарате создалось мощное электрическое поле. Питатель плоской струей направляет цемент в зазор между электродами. И тут частицы материала вместо того, чтобы упасть на дно аппарата, вдруг делают поворот на 90╟ и устремляются к сетке. "Приземляются" они, лишь пройдя разделительные ячейки. Крупные же частицы, коснувшись сетки, съезжают по ней вниз в приемный лоток.
Все делает электрический "ветер". Он возникает между коронирующим и осадительным электродами и несет рассеиваемый материал к сетке. Электрический "ветер" может моментально разделить сыпучий продукт на несколько различных фракций, заменив длительную вибрацию, необходимую для ситового анализа. Может из низкосортного цемента выделить, самые тонкие фракции, и при минимальных затратах электроэнергии прямо на строительной площадке вы получите цемент марки "600", которого так часто недостает для изготовления особо ответственных деталей. Электрический "ветер" в сотни раз сокращает время рассева сыпучего материала, поэтому новый сепаратор можно включить в любую непрерывно действующую линию производства, будь то завод порошковой металлургии или фабрика, выпускающая дамскую пудру. Прибор испытан на гипсе, цементе, меле, песке и других материалах. Эффективность классификации материалов достигает 95%. Износ сетки-электрода совершенно незначителен, поскольку с материалом она контактирует минимально.
Но не только производством строительных материалов ограничивается область применения сепаратора О. К. Чекаловца. Его уменьшенная модель может уже сейчас без особых переделок просеивать зубной порошок, различные абразивы, применяемые при изготовлении точильных и шлифовальных камней, производить точнейший анализ атмосферной пыли, помола пылевидного топлива, муки и различных химических веществ.
Корреспондент ТАСС Ю. Устименко писал с Олимпийских игр 1984 г. в Лос-Анджелесе: "Верхних этажей небоскребов не видно за густыми клубами дыма -- ядовитой смеси выбросов заводских труб и выхлопных газов сотен тысяч автомобилей, которые в часы пик запруживают десятки километров дорог.
Световые табло на дорогах советуют водителям держать окна закрытыми. Да и без этого предупреждения вряд ли кто решится высунуть нос на улицу. Отравленный воздух саднит легкие, вызывает сухой кашель. По радио объявлена тревога номер один..."
Конечно, при добром согласии владельцев машин и промышленных объектов можно было бы прекратить пользование автомобилями без острой необходимости и приостановить процессы, сопровождающиеся пылевыделением. Смог --бедствие социальное. "Мы предупреждали, что будет именно так, но нас никто не слушал! -- говорил член муниципального совета Лос-Анджелеса К. Хэн.-- В таких условиях газеты мира будут писать не о спортивных рекордах, а о смоге, да и можно ли вообще говорить о спортивных достижениях?"
Олимпия, где проводились первые игры, была прекрасным городом с очень здоровым климатом. Думается, что пришло время подумать о том, чтобы будущие Олимпийские игры организовывались только в городах с чистым воздухом. Слова "смог" и "спорт" соседствовать не должны.
Непрерывно растущее промышленное производство влечет за собой использование различного сырья и топлива. В свою очередь, это увеличивает выброс газов и пыли в атмосферу.
Одной из самых насущных и трудных проблем сегодняшнего дня является борьба за чистоту атмосферы вообще. Не только в одном регионе, а над всей планетой. Ученые-исследователи находят частицы пыли и газов в воздухе самых отдаленных от цивилизованного мира местах, вплоть до Антарктиды.
Воздействие культурной деятельности человека на природу началось еще сотни лет назад, но основные сложности возникли, когда развилось массовое кузнечное производство.
...Множество небольших горнов, принадлежавших ремесленникам, дымило в графстве Додлей. Сын графа и простой женщины, Дод Додлей уже в юные годы в совершенстве овладел кузнечным мастерством, мог сложить из камня горн, выплавить отличный металл. Умения этого, кстати, в, Англии не гнушались многие представители аристократических фамилий. За столами владетельных особ кузнецы сиживали рядом с капелланами. Ведь один заботился о спасении души хозяина, а другой -- тела... И сейчас изображения щипцов и наковальни встречаются на гербах старого английского дворянства.
Плавильные горны, как правило, располагались далеко от мест добычи руды. Их нужно было строить поближе к лесным массивам, так как без древесного угля железо выплавлять не умели, а нужно его было во много раз больше, чем руды.
Кроме кузнечного дела Дод горячо любил природу и с тоской наблюдал, как под топором углежогов вековые леса превращались в дым.
До этого многие пробовали заменить каменным углем древесный, но все, как один, терпели неудачи. Вредные примеси, содержавшиеся в угле, делали железо непрочным. Молодой Додлей решил, прежде чем пускать уголь в плавку, извлекать из него серу. А однажды он попробовал получить железо не на свежем, а уже побывавшем в топке полусгоревшем угле, сера из которого уже улетучилась. Сейчас это называется коксом.
В 1620 г. король Англии выдал Додлею патент на новый способ выплавки железа.
Одним из великих благ для человечества стало бы уже тогда открытие Додлея, но... Оно задевало интересы многих мелких предпринимателей, занимавшихся по соседству кузнечным делом. Они разрушили горн Додлея, порезали на куски мехи, втоптали в грязь запасы кокса, растащили инструмент. Додлей был разорен, а его прекрасный способ выплавки железа не прижился. Воспользовались им только более 100 лет спустя, когда вокруг железоделательных заводов лесов уже не осталось, а металла требовалось все больше и больше. Появилось новое направление в металлургии -- чугунолитейное дело. Горны для выплавки чугуна, теперь называемые домнами, становились все выше и выше. Непрерывно, а не периодически, как при получении кричного железа, подавали теперь в домну кокс и руду.
Но возникла необходимость решать десятки новых проблем. В частности, как избавиться от дымовых и пыльных туч над промышленными центрами.
В прошлом веке началось применение жидкого топлива для двигателей внутреннего сгорания. Появилась масса автомобилей. Заработали тепловые электростанции.
Деятельность человека стала серьезно влиять на загрязнение атмосферы, и особенно на ее озонный слой, который поглощает ультрафиолетовые лучи, идущие из космоса. Не будь его, все живое неизбежно вымерло бы. Оксиды азота, содержащиеся в автомобильных выбросах, неумеренное и небрежное использование пестицидов и, казалось бы, такая мелочь, как наполнитель аэрозольных упаковок фреон,-- все это отрицательно влияет на озон. Порождаемое цивилизацией загрязнение окружающей среды грозит уничтожить все столь многообещающие достижения технического прогресса на нашей планете.
За последнее столетие в результате деятельности человека в атмосферу поступило около 360 млрд. т углекислого газа, а его содержание в атмосфере увеличилось на 13%. Никто пока точно не может определить последствия накапливания углекислого газа, однако если гипотезы ученых оправдаются, то температура на Земле повысится. Так как все большее количество углекислого газа будет растворяться в океане, то это повлияет и на океанические процессы.
В настоящее время атмосфера содержит 320 частей углекислого газа на 1 млн. частей воздуха, а ведь еще в 1860 г. их было всего 290. По ориентировочным оценкам, к 2000 г. количество углекислого газа составит 380 частей на 1 млн. Задача науки -- определить изменения климата, которые уже произошли в результате возросшего содержания углекислого газа в атмосфере, и оценить возможность его воздействия на климат в будущем.
Конечно, рост производства не будет продолжаться бесконечно и бесконечно не будет увеличиваться количество выбрасываемых в небо пылей и газов. Уже сейчас осваиваются безотходные технологии. В будущем будет создан и экологически чистый транспорт.
Над москвичами любят подшучивать: сколько бы раз по радио ни передавали метеосводку, вей семья кричит хором: "Тише --погода!" Действительно, долговременный прогноз для города почти невозможен. Температура в нем всегда выше, чем за городом, иные влажность, запыленность и атмосферное давление. Люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями постоянно ощущают это на себе. На атмосферу воздействуют самые разные факторы. Здания-башни создают особые аэродинамические шлюзы, необычную конвекцию тепла. Бетон, из которого они построены, и асфальт улиц поглощают тепла значительно больше, чем почва и растительность в деревне. За день город накапливает его большое количество, а вечером это тепло выделяется в атмосферу, лишая пришедших с работы людей желанной прохлады. Кондиционеры, отсасывая тепло из помещений, выбрасывают его на улицу, внося свою лепту в нагрев атмосферы. Зимой здания нагревают улицу своими стенами. Осадки не задерживаются на асфальте, а тут же удаляются через ливневую канализацию в реку. За городом же дождь сначала увлажняет почву, а потом испаряется, охлаждая ее. Поэтому-то в городе и температура почти постоянно выше, чем в его окрестностях, и иной влажностный режим.
Особенно страдают от городского микроклимата жители Анкары. Город расположен в лощине, и приток свежего воздуха туда закрыт горами. В результате содержание вредных газов и пыли там превышает предельно допустимую норму в 30 раз! Над городом нависла угроза смога!
Смог состоит из дыма и тумана. Дым -- явление почти безопасное. Дыма без огня не бывает, и стоит лишь погасить огонь, исчезнет и дым. А вот смог... Сегодня с ним знакомы жители многих крупных городов мира. Желто-серым грозным маревом нависает он над населенными пунктами, сосредоточив в себе все, что люди выбросили в атмосферу. Гигантской полусферой накрывает он города со всеми его домами, заводами, котельными и автомобилями. Дым бы поднялся в верхние слои атмосферы и ушел, влекомый ветром. Но смог?.. Ему способствует особая метеорологическая ситуация, возникающая над городом, при которой вредные выбросы не поднимаются, выше границы купола -- полусферы.
В городском воздухе содержится много загрязняющих примесей, не встречающихся в сельской местности. Твердые частицы отражают солнечные лучи. Однако это не компенсирует других причин, вызывающих накопление тепла. Примеси препятствуют теплоотдаче в атмосферу от города. Это помогает накоплению тепла в нем.
Когда над городом выпадает дождь, углеродистые и сернистые дымы легко растворяются в дождевых каплях. Водяные капли становятся каплями слабых растворов серной или других кислот, оказывающих разрушительное действие на здания.
Целый комплекс особых условий города влияет на его климат, При ночном выхолаживании улиц и строений верхние слои городского воздуха оказываются теплее -- образуется температурная инверсия. Инверсия же, которая наблюдается над городом, замедляет ночное выхолаживание. Это дополнительно способствует накоплению тепла в центре города.
При инверсии над городом образуется куполообразная мутная пелена, самая плотная часть которой удерживается над центром. Такая пелена благоприятствует образованию тумана. Очищающее действие холодного ночного ветра в городе тоже ослаблено.
Уже проведен ряд исследований погодных и климатических условий в городах по сравнению с сельской местностью. Известны основные изменения условий, создаваемых городом: солнечная радиация в городе снижена на 15% по сравнению с сельской местностью; ультрафиолетовая радиация в городе ниже на 5% летом и на 30% зимой. Относительная влажность воздуха ниже на 6%.
В городах больше дней с низкой облачностью и выпадает больше осадков.
Скорость ветра уменьшена на 25%, а повторяемость туманов летом повышена на 30%, а зимой -- на 100% по сравнению с пригородами.
Все знают, что люди или животные не могут существовать без кислорода. Но когда мы говорим "кислород", то подразумеваем газ, молекула которого состоит из двух атомов кислорода (О2). Во всей атмосфере до высоты около 75 км содержание кислорода фактически постоянно и составляет около 210 тыс. частей на 1 млн. частей воздуха.
Однако атомы кислорода не всегда сочетаются попарно. Иногда соединяются между собой три атома, образуя молекулу газа, который и называется озоном (Оз). При достаточно высокой концентрации не в пример своему родственнику О2 озон сильно ядовит, он даже может убить человека. К счастью, основное количество озона находится в стратосфере на высотах 16--50 км. Там его концентрация достигает 8 частей на 1 млн. частей, воздуха. Сравните это с условиями вблизи от поверхности земли, где средняя концентрация озона составляет 0,07 и лишь во время смога достигает 0,5 части на 1 млн. Но и такая концентрация озона может в течение получаса привести к гибели растений некоторых видов.
То обстоятельство, что основная часть озона находится в верхних слоях атмосферы, благоприятствует нам. Ведь озон, находясь столь, далеко, превращается в нашего защитника, так как обладает свойством поглощать ультрафиолетовые лучи.
Если когда-нибудь вам придется подняться высоко в горы без специальной одежды и защитных очков, солнечных ожогов вам не избежать. И дело не в том, что вы оказались ближе к светилу. По сравнению со 150 млн. км, которые отделяют нас от солнца, пройденные вами 4--5 км сущие пустяки. Ожоги, которые вы получите, имеют вполне земную причину. Атмосфера, закрывающая все живое, как панцирь, на этой высоте уже перестала защищать вас от грозного Ярилы.
Как-то в газетах было опубликовано сообщение о том, что в Париже два гигантских пылесоса, предназначенных для очищения воздуха, загрязняемого отходами автомобилей и предприятий, были установлены на авеню Ледрю-Роллан. Эти пылесосы представляют собой две трубы высотой 5 м и диаметром 1,6 м. Расположенные друг от друга на расстоянии 150 м, они должны втягивать ежегодно 110 млн. м3 воздуха. После очищения воздух будет выбрасываться в атмосферу на высоте 5--6 м. Пылесосы работают практически бесшумно. Если подобное очищение воздуха принесет реальные результаты, то опыт парижан распространится и на другие города страны.
Используются и многие другие технические приемы, позволяющие заметно оздоровить воздух городов. Например, огромное значение имеет внедрение на предприятиях новых технологических процессов, исключающих загрязнение атмосферного воздуха.
Существенное значение в решении проблемы снижения загрязнения атмосферы городов имело также установление санитарных предельно допустимых концентраций более чем для 160 вредных веществ.
У нас в стране санитарный Контроль за эффективностью работы газоочистных сооружений осуществляют государственные и ведомственные инспекции. Они отбирают пробы атмосферного воздуха для анализа на загрязняющие ингредиенты. В случае выявления загрязнения атмосферного воздуха, превышающего предельно допустимые концентрации, санитарно-эпидемиологические службы требуют от предприятий устранить загрязнение атмосферы.
К сожалению, руководство некоторых предприятий предпочитает включать дымящее оборудование (вагранки, сталеплавильные электропечи и химические реакторы) в ночное время, когда "лисьи хвосты" неочищенных выбросов не так заметны.
Такое "скрытое" загрязнение атмосферы ничуть не лучше открытого. То же самое можно сказать о производствах, где выбросы в атмосферу носят нерегулярный, порой "залповый", кратковременный характер.
Уже разработана методика прогноза опасных условий загрязнения воздуха, и в некоторых городах заметно его эффективное снижение. Например, в Дзержинске предприятия систематически регулируют выброс, учитывая прогноз погоды, и это заметно сказывается на очищении атмосферы.
Государственный комитет гидрометеорологии и контроля природной среды СССР изучает условия загрязнения городов. Во многих городах страны создана сеть наблюдательных пунктов. Установлены специальные павильоны, где систематически измеряют (по 3--4 .раза в сутки) концентрацию основных примесей и метеорологических элементов. Регулярные маршрутные наблюдения ведутся с помощью специально оборудованных автомашин. Кроме того, разработан ряд автоматических газоанализаторов -- на сернистый газ, окись углерода. Они обеспечивают непрерывную регистрацию концентрации загрязняющих веществ, что при применении обычных методов практически сделать невозможно. В Ленинграде и Москве создана автоматическая система для контроля за состоянием воздушного бассейна. Она состоит из регистрирующих станций, расположенных в разных районах города. На очереди оснащение опытными автоматическими системами Киева, Липецка, Кемерова, Запорожья, Жданова.
В результате проводимой работы в крупных городах запыленность и загрязненность атмосферы за последние годы снизились в несколько раз. В Москве же за все время наблюдения за состоянием воздушного бассейна его запыленность и загрязненность не превышают допустимой нормы.
Какой воздух лучше с гигиенической точки зрения -- свежий или чистый? Вы не видите разницы в этих определениях? Между тем здесь скрыты ключевая проблема целой отрасли техники, парадокс изобретательства в этой области и сложный вопрос экономики.
Люди, строя свои дома, стремятся надежно изолировать какую-то часть атмосферы от влияния окружающей среды: от холода, ветра, дождя и снега. Если посмотреть на дом с этих позиций, то идеальным будет, вероятно, толстостенный герметичный бункер. Его даже не нужно будет отапливать! Человек, как и все теплокровные, сам по себе выделяет достаточно тепла. Но можно ли в таком бункере жить? Здесь скрыто противоречие номер один.
Немецкий врач-гигиенист Гаммонд еще в конце прошлого века заинтересовался этой проблемой. Для обыкновенной мыши он сделал такой бункер -- большую, бутыль. Углекислота и водяные пары, непрерывно выделяемые животным, поглощались химическими реагентами, а кислород подавался автоматически по мере потребления. Через час мышь погибла. А кислорода хватало! Исследуя состав воздуха в бутыли, он обнаружил органические соединения, которые, по всей вероятности, и сыграли губительную роль. В испарениях человеческого тела тоже нашли вредные вещества. Испытуемого помещали в свинцовую камеру с охлаждаемыми стенками, а затем со стенок камеры собирали сконденсировавшуюся на них жидкость. "Она при испарении и сжигании дает характерный запах жженых перьев,-- писал исследователь доктор Ангус Смит,-- а предоставленная самой себе быстро разлагается, превращаясь в клейкую массу с обильным образованием плесени".
О содержании органических примесей в спертом воздухе писал и знаменитый врач-гигиенист Федор Эрисман. Оказалось, что если весь выдыхаемый человеком или животным воздух пропустить через охлаждаемый водой змеевик, то в нем соберется очень вредный конденсат: 2 см3 конденсата, введенные в кровь собаки, убивают ее.
Теперь никто не станет спорить -- необходима вентиляция, чтобы в воздухе не скапливались вредные примеси, хотя без вентиляции теплее. Вот здесь-то и заключен грандиозный парадокс: стены и крыши нужны нам для удержания какого-то объема воздуха в состоянии относительного покоя,-- так нам теплее! -- а вентиляция -- для скорейшего обмена воздуха в этом помещении.
Человек всегда любил свежий воздух! Уже хижины наших далеких предков имели в крыше отверстие, через которое вместе с дымом от костра уходил спертый воздух. Древние инки оставляли в стенах дворцов большие вертикальные полости, наполненные камнями. Днем камни нагревались солнцем, и ночью из полостей в помещение входил теплый воздух. За ночь камни остывали, и весь день от них исходила приятная прохлада. Уделяли внимание вентиляции и строители средневековых замков. Камины, любимые в Англии, топились не из коридора, а непосредственно из жилых комнат и залов. Поток топочных газов, поднимаясь по трубе, увлекал за собой "отработанный" воздух, а на смену ему через щелеватые стены и окна проникал свежий уличный воздух. Правда, в просторных рыцарских залах было холодновато, но рыцари были людьми закаленными.
В 1835 г. горный инженер А. А. Саблуков изобрел центробежный вентилятор. Это была инженерная сенсация. Саблуков установил свой вентилятор на сахарном заводе. Там в то время всех замучила нестерпимая сырость. Буквально после нескольких минут работы вентилятора Саблукова пар из помещений исчез, а вскоре просохли стены и перекрытия.
Изобретатель надеялся с помощью своих недорогих и удобных устройств облегчить условия труда металлургов, текстильщиков, кочегаров. Однако заводчики охотно брались устанавливать новые машины только для технологических нужд: подавать воздух в сталеплавильные печи, в топки паровых котлов, в горны и веялки. Рабочие же помещения продолжали в лучшем случае вентилировать более дешевым способом -- открывая окна зимой и летом.
Инженеры того времени даже считали, что полная вентиляция помещения -- недостижимый идеал. Вот отрывок из статьи, посвященной проветриванию промышленных зданий, опубликованной в "Русской мысли" за 1899 г.: "Представим себе, что в обыкновенный стакан вливаются одновременно струя крепкого чайного настоя и струя чистой воды. Если эти две струи льются непрерывно и одновременно, то как бы. мы ни увеличивали силу одной в ущерб другой, никогда нельзя получить в стакане совершенно чистую воду, без всякого следа чайной окраски... Так и в деле вентиляции возможно только довести изменения в составе воздуха до некоторой наименьшей величины". Вот "теоретическое" обоснование неизбежности спертого воздуха!
А тем временем "Московские ведомости" сообщали о поголовном отравлении вредными испарениями рабочих Ярославского завода свинцовых белил. Журналисты взывали к совести предпринимателей. Но хозяева не спешили покупать вентиляторы. "Если уж сами инженеры не полагаются на новое средство,-- говорили они,-- зачем же деньги на воздух бросать?" "Теория" обернулась в первую очередь против рабочих.
Тогда известный русский физик Эмилий Христианович Ленц на заседании академии выступил с заявлением о том, что полная вентиляция механическим путем может быть достигнута. Но как? Отсасывая вредные газы и пыль непосредственно у места их возникновения. То есть, если продолжить рассуждения о чистой воде и крепком чае, это будет выглядеть примерно так: струйку чайного настоя отдельной трубочкой нужно отвести в сторону, и тогда в стакан пойдет только чистая вода.
И все же десятилетиями механическая вентиляция не применялась. Силикоз у горняков и туберкулез у текстильщиков были обычным явлением. Вентиляция из технической проблемы превращалась в проблему социальную.
Сейчас на Западе широко распространен аппарат под названием "Ротоклон", выпускаемый фирмой "Америкен компани эрфильтр". Экономически это выгодное устройство. Воздух, отсасываемый от пылящего станка или агрегата, очищается в нем от пыли водой и выбрасывается обратно в цех. Этот воздух - чистый. Но не свежий! Им уже дышали. При этом тепло осталось в помещении -- экономия, топлива на подогрев свежего, холодного воздуха с улицы. Отпала необходимость прокладывать короба для выпуска воздуха наружу -- опять выгода.
На многих современных предприятиях созданы системы кондиционирования воздуха. Мощные вентиляторы засасывают его с улицы и вдувают в оросительные камеры. Десятки фонтанчиков промывают этот воздух, а затем он поступает в помещение. Автоматические устройства поддерживают постоянную влажность и регулируют температуру в цехе. Последняя операция делается так: если на улице стало холодно, один пневматический клапан прикрывает окно, соединяющее всасывающую камеру вентилятора с улицей, а другой открывает такое же окно, соединяющее эту камеру с помещением цеха. Что же при этом, происходит с воздухом? Общий объем воздуха становится меньше. В морозные зимние дни такие кондиционеры работают на полной рециркуляции, на полностью замкнутом цикле.
Создавая круговорот воздуха внутри помещения, человек тем самым изолируется от свежей наружной атмосферы. Так сказать, отрывается от матери-природы, делаясь существом тепличным.
А между тем самые совершенные, самые современные системы кондиционирования основаны именно на рециркуляции воздуха через несколько последовательно расположенных камер. В одной воздух очищается от пыли, в другой охлаждается летом или подогревается зимой, в третьей увлажняется, в четвертой ароматизируется и т. д. Но сколько бы стадий обработки воздух ни проходил, тем не менее он остается воздухом, которым уже дышали.
Значит, обычное, проветривание лучше, чем кондиционирование? Проветривая помещение, мы приближаем его обитателей к естественным условиям. При этом, возможно, и температура воздуха, и влажность будут не всегда постоянны. Словом, человек, находясь в помещении, испытывает какую-то долю превратностей, к которым он привык за тысячелетия своего развития. Но зато ему не повредят и уличные прогулки в жару, дождь и мороз.
Здесь вновь возникает противоречие между зданием и вентиляцией. Ведь, увеличивая проветривание, можно прийти к абсурдной конструкции дома, напоминающего аэродинамическую трубу.
Конечно, рециркуляция, или веерная,система, часто дешевле системы с полной заменой отработанного воздуха свежим. Можно сэкономить на прокладке каналов под полом для выброса воздуха на улицу, на прокладке каналов для забора свежего воздуха, на установке калориферов для подогрева уличного воздуха в холодное время года.
Но возникает еще один вопрос: а нужно ли обязательно требовать экономического эффекта от применения вентиляции? Предоставим слово официальному документу. В "Инструкции по вознаграждению за открытия, изобретения и рационализаторские предложения" сказано, что изобретатель или рационализатор за предложение по охране труда может получить наивысшее денежное вознаграждение без подсчета экономии. Так наше законодательство решает спор между экономикой и гигиеной в пользу последней!
Впрочем, могут быть и компромиссные решения, которые удовлетворяют и экономике и гигиене. Сотрудники ВНИИ санитарной техники Лукомский, Каган и Немлихер сделали интересное изобретение. Оказывается, из пластмассовой пленки можно изготовить отличные калориферы, которые дадут возможность отнять тепло у выбрасываемого на улицу загрязненного воздуха и передать его свежему, уличному. Теплом они обмениваются по принципу противотока. Лишь тонкий слой полимера разделяет струи теплого, но уже не пригодного для дыхания воздуха, и холодного, но зато свежего. Пока поток входящего воздуха блуждает в лабиринтах калорифера, он нагревается. Теперь его можно подать в рабочую зону. При этом стоимость свежего подогретого воздуха будет даже меньше, чем отработанного рециркуляционного.
Итак, чем больше, свежего уличного воздуха подается в цех, тем лучше санитарно-гигиенические условия труда, но и здесь -- новый парадокс. Количество подаваемого воздуха пропорционально его скорости, так сказать подвижности, а ведь далеко не всегда подвижность воздуха воспринимается благоприятно. Чем меньше физических усилий делает человек, тем хуже он воспринимает действие воздушного потока. При достаточной механизации и автоматизации, отсутствии физического труда воздух в рабочую зону приходится подавать тоненькими струйками, через мелкие отверстия, проделанные в стенках воздухоотводов. Такие "дырявые", как дуршлаг, короба обеспечивают равномерный обмен воздуха во всем помещении. Зато возрастает мощность вентиляторов, которым все труднее и труднее продавливать воздух сквозь мельчайшие отверстия.
Одним словом, вентиляция -- это набор инженерных противоречий, почти целина для изобретательской мысли.
Некоторые инженеры говорят, что вентиляция -- отмирающая наука, что вскоре будут созданы полностью автоматизированные заводы, на которых человеку будет делать нечего, и вопрос вентиляции сам по себе отпадет.
Можно ли с этим согласиться? Не так давно мне пришлось видеть проект установки для кондиционирования воздуха в большом помещении, где установлена счетно-решающая машина и нет ни одного человека. Блоки машины отказываются нормально функционировать, если воздух вокруг не будет достаточно охлажден. Она не переносит пыли и углекислого газа; такая машина может перестать давать точные показания, если охрана ее труда окажется не на должном уровне.
Второй вывод: с развитием техники инженеры всеми мерами увеличивают объем выпускаемой продукции, заменяют машины более производительными, повышают температуру и давление в аппаратах, применяют более активные, но зачастую и более токсичные вещества. В то же время санитарные врачи регулярно снижают предельно допустимые нормы содержания вредных веществ в воздухе цехов и заводов. Это также скрытый парадокс технического прогресса.
Но есть ли оптимум, который решит противоречие: свежим или чистым воздухом лучше дышать?
Каждый из нас потребляет кислород и обогащает окружающую среду углекислым газом. Это общеизвестно. Менее известно то, что помимо углекислого газа человек выделяет в атмосферу еще несколько десятков веществ, каждое из которых может стать для него ядом, конечно, при достаточно высокой концентрации. Такие вещества, продукты жизнедеятельности человека, называют антропотоксинами.
До сих пор гигиенисты, оценивая воздушную среду в помещении, исходят по традиции из того, сколько в воздухе углекислого газа. Предел -- 0,1%, и если эта норма соблюдается, то считают, что все в порядке. Однако недавняя работа, проведенная в Институте общей и коммунальной гигиены АМН СССР, доказывает, что требуются более гибкие нормы.
В замкнутой камере с регулируемым микроклиматом находились испытуемые (трое или шестеро). Они спокойно читали, а исследователи тем временем с помощью газовых хроматографов, фотоколориметров и иных приборов следили за состоянием среды. Через два с половиной часа температура в камере поднялась более чем на 3╟С, содержание СО2 выросло в 2 с лишним раза и превысило предельно допустимое. Втрое увеличились число ба'ктерий и концентрация аммиака, а количество пыли -- почти вдесятеро!
Что же касается антропотоксинов, то их обнаружили 25. В том числе немало новых: окись этилена, бутан, бутилен, бутадиен, изопропилен, винилацетат, метилстирол, хинолин и крезол.
Выраженных сдвигов в дыхании и сердечно-сосудистой деятельности у испытуемых не обнаружили, но умственная работоспособность у них заметно снизилась, особенно в сложных тестах. Вероятно, такое состояние знакомо многим, кому приходилось работать в душных помещениях.
Камеру стали проветривать, постепенно увеличивая подачу воздуха. И лишь когда на каждого человека приходилось не менее 120 м3 свежего воздуха в час, концентрация токсичных веществ стала приходить в норму и от прежних антропотоксинов осталась 1/5 часть, что вполне приемлемо.
Примем эту цифру во внимание и будем почаще проветривать комнаты, где мы живем и работаем. Право, от свежего воздуха пока еще никто не заболел.
Первые установки для борьбы с пылью были предложены еще в прошлом веке. С учетом размеров и удельного веса частиц были построены пылеосадочные камеры, в которых двигался поток запыленного воздуха. Чтобы снизить скорость потока, камеры делали довольно большого сечения, а чтобы продлить в ней время пребывания частиц пыли,-- большой длины. Благодаря этому и достигали положительного эффекта. Но производительность предприятий росла, рос и объем запыленного выбросного воздуха. Размеры камер оказались малы. Пыль в них не оседала. Удвоить длину камер? Но место на заводах дорого... Решили сделать камеры с дополнительными ходами для запыленного воздуха по типу лабиринта. При строительстве текстильных предприятий предусматривались "пыльные подвалы" с резкими поворотами и коридорами, в которых оседали отходы, образующиеся при трепании, чесании и прядении волокна. Их и теперь можно увидеть на фабриках, сохранивших старые стены. Иногда "пыльные подвалы" и сейчас используются по назначению. Уж очень просты и надежны эти сооружения!
Иногда для обеспечения непрерывной работы пылео-садительная камера разделяется на две параллельные секции, из которых одна находится в работе, а другая в это время очищается от пыли.
Материалом для постройки камер чаще всего служит кирпич, реже -- бетон, сталь и дерево (для холодных газов). Усовершенствованная осадительная камера снабжается специальными устройствами для равномерного распределения газа по сечению камеры (например, газораспределительными решетками, диффузорами и т. д., затворами для включения и отключения газового потока) и бункерами для удобства выгрузки пыли.
Степень очистки в камерах не превышает 40--.50%, - поэтому их обычно применяют для предварительной очистки газа, чтобы облегчить работу установленных за ними аппаратов интенсивного пылеулавливания.
Практика показывает, что в пылеотстойных камерах улавливать пыль с частицами размером менее 40-- 50 мкм нецелесообразно; в них следует осаждать сравнительно крупную пыль (например, пыль горячих печных газов мышьяковых заводов, пыль вентиляционного воздуха асбестообогатительных фабрик и др.). Не исключена возможность использования этих аппаратов для улавливания частиц некоторых видов саж, металлургических возгонов, первоначально находившихся в газах в виде мелких частиц и соединяющихся с течением времени в агломераты со сравнительно большой массой.
Есть мнение, что пылеотстойные камеры устарели морально. Дескать, выглядят они на фоне современных заводов, как фраки пушкинских времен в сочетании с ботинками и джинсами. Но если пыль, подлежащая улавливанию, достаточно крупная и тяжелая, а заводская территория не перегружена другим оборудованием, почему бы и не установить "морально устаревшую" пылеотстойную камеру? Ее низкое сопротивление и высокая надежность окупят затраты на строительство "немодного" пылеуловителя. И, вообще, уместно ли в технике само понятие "мода"? Ведь говорили когда-то, что колесные тракторы изжили себя и на смену им пришли гусеничные. Однако и по сию пору машин на колесах работает на полях гораздо больше, чем гусеничных.
Словом, без точного расчета, учитывающего энергозатраты, стоимость и коэффициент полезного действия пылеотстойной камеры, как, впрочем, и любого другого пылеуловителя, отвергать или рекомендовать ее к внедрению нельзя.
Тем более нельзя спешить подписывать приговор пылеотстойной камере, если она уже имеется на предприятии. Повысить ее эффективность можно, используя некоторые несложные приемы. Проход для холодных газов может быть перегорожен несколькими рядами висящих бечевок, а для горячих -- рядами цепей. На входе в камеру можно установить трубы с мелкими отверстиями и через них подавать в газовый поток водяной пар. Это будет способствовать коагуляции и осаждению частиц.
Пылеосадочную камеру можно сделать круглой, и воздух в нее подать сбоку по касательной. Тогда по инерции поток будет долго вращаться, и из него выпадут даже мелкие частицы.
Так, между прочим, родился циклон. Это было гениальное изобретение! Прошло около 100 лет, а конструкция его практически не изменилась. Циклон представляет собой цилиндрический корпус с конусным днищем, внизу которого прорезано пылевыпускное отверстие. Входной патрубок для запыленного потока подключен к корпусу сбоку по касательной, а выходной патрубок для очищенного воздуха -- в центре по вертикальной оси. Первый же пуск циклона показал такой эффект, о котором и не мечтали. Пыль в его конусе образовала маленький смерч. Войдя в корпус, поток запыленного воздуха расслаивался под действием центробежной силы. Твердые частицы отбрасывались к стенке, а воздух, имеющий массу, в несколько тысяч раз меньшую, вращался в середине. Но, как всегда, без "но" не обошлось. Вращаясь, воздух образовывал восходящий вихрь, который захватывал с собой мелкие частицы пыли. А они-то и есть самые вредные... Десятки всяческих вставок были опробованы инженерами и учеными для разрушения восходящего вихря, но... в результате лишь увеличивалось сопротивление циклонов, а степень пылеулавливания повышалась крайне мало, а то и вообще становилась меньше. Поиск велся все время в области циклонных камер: очень уж заманчивым казался циклонный эффект. Построить модель с вихрем в круглом корпусе легче легкого. Провести испытания пробы пыли на предмет улавливания в циклоне тоже несложно. Циклоны прекрасно показали себя и как пылеуловители, и как теплообменники, и как разгрузители пневмотранспорта, и даже как топочные устройства. Циклонный эффект возникает в очень большом диапазоне скоростей -- от нескольких метров до нескольких десятков метров в секунду. Поток запыленного, воздуха, войдя в циклон со скоростью всего лишь 5 м/с, может создать в его конусной части вихрь, а при уменьшении- радиуса вращения за счет сохранения массы движения в нижней части конуса скорость достигнет своего максимального значения.
Но есть целый ряд областей техники, куда циклон внедрить почти невозможно. В нем нельзя улавливать легкие и пушистые частицы. Следовательно, циклону заказано внедрение в текстильной и легкой промышленности. Циклон не ловит сажу. Вот и еще одно "табу". Он пропускает слишком большое количество мелких фракций при очистке воздуха от литейной пыли и еще, и еще... И все же циклон, несмотря на все свои недостатки, продолжает оставаться на вооружении в пылеулавливании.
Во Всесоюзном теплотехническом институте решили подавать на стенки циклона воду. Пылинки, коснувшись стенки, не могут больше от нее оторваться. Для этого устанавливают несколько форсунок носиками по ходу вращения потока. Вода смывает пыль, выделяющуюся из вихря, и сливается через нижнее отверстие устройства.
Этот аппарат называется "цетробежный скруббер ВТИ". Он применяется и на тепловых электростанциях, и на химических заводах.
У центробежного скруббера есть один недостаток -- большой расход воды: 0,25 л на 1 м3 очищаемого газа. Если производительность скруббера 100 тыс. м3 газа в час, то для его очистки требуется подавать за тот же час более 20 тыс. л воды -- это целая река. Вода в скруббере загрязняется. Для ее очистки нужно строить огромные отстойники, тратить энергию на перекачку пульпы, проводить трубопроводы.
Существуют и другие устройства, работающие на центробежном принципе. Одно из них -- ротационный пылеуловитель, самый компактный аппарат для очистки газа. Все устройство для улавливания пыли расположено внутри вентилятора. В центробежном вентиляторе воздух вращается с очень большой скоростью. Следовательно, с пылинками та