Для естественной вентиляции

 

В соответствии с санитарными нормами во всех помещениях должна быть предусмотрена естественная вентиляция.

а б

Рис. 6.4. Схема аэрации зданий за счет разной плотности воздуха:

а —в теплый период года; б— в холодный период года.

 

 

 

Рис. 6.5. Аэрация здания при боковом ветре.

 

Естественное движение воздуха в помещении происходит вследствие разности его плотностей, а также за счет разности давления наружного воздуха с наветренной и заветренной сторон здания (рис. 6.4 и 6.5).

Естественная вентиляция осуществляется через вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамуги зданий. Она позволяет подавать и удалять из помещений большие объемы воздуха без применения вентиляторов, вследствие этого она дешевле механических систем вентиляции. Естественная вентиляция является наиболее мощным средством удаления избыточного тепла из горячих цехов. Недостаток этой вентиляции — зависимость ее эффективности от температуры наружного воздуха, силы и направления ветра.

По характеру действия естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной. Естественная система вентиляции считается организованной, если она имеет устройства, позволяющие регулировать направление воздушных потоков и величину воздухообмена. При неорганизованной вентиляции воздух подается и удаляется из помещения за счет инфильтрации через неплотности и поры наружных ограждений.

В соответствии со СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», подачу приточного воздуха с помощью естественной вентиляции в теплый период года следует предусматривать на высоте не менее 0,3 м и не выше 1,8 м (см. рис. 6.4, а), а в холодный период гола — не менее 4 м от уровня пола (см. рис. 6.4, 6). Общая площадь каналов для подачи воздуха через боковые световые проемы должна быть не менее 20 % площади световых проемов, а фрамуги и жалюзи должны иметь устройства, обеспечивающие направление приточного воздуха вверх в холодный период года и вниз в теплый период года.

Движение воздуха за счет теплового напора основано на том, что теплый воздух внутри помещения имеет меньшую плотность, чем наружный более холодный воздух. За счет разной плотности наружного (более тяжелого) и внутреннего (более легкого) воздуха создается перепад давления Н _т (Па), который и обеспечивает движение воздуха:

 

Н _т ≈ 9,8 h_п (ρ_вн - _вв) (6.14)

 

где: h _п — высота между серединами приточных и вытяжных проемов, м;

_вн, _вв — плотности наружного воздуха и воздуха внутри помещения, кг/м³.

Величина теплового напора Н _т растет с увеличением высоты между осями приточных и вытяжных проемов h _пи разности температур наружного и внутреннего воздуха. Поэтому для регулирования аэрации здания нужно, чтобы оно имело приточные и вытяжные каналы.

Расчет основных параметров вытяжных устройств для естественной вентиляции ведется в такой последовательности:

1. Определяют воздухообмен W по вышеприведенным формулам;

2. Плотность воздуха, находящегося внутри _вв (кг/м³) помещения и

снаружи _вн (кг/м³), определяют по таблице или рассчитывают по формулам:

_вв = 353 / (273 + t_вв); (6.15)

ρ_вн = 353 / (273 + t_вн),

где t _вв, t _вн — температура воздуха внутри и снаружи помещений, °С;

3. Рассчитывают скорость v (м/с) воздушного потока в аэрационном канале или проеме:

v = 1.42 _с , (6.16)

где _с — коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха в канале, проеме ( _с = 0,5);

4. Находят суммарную площадь вытяжных проемов (м²):

S _пк = W / 3600 v (6.17)

где: W— необходимый воздухообмен.

5. Определяют число вытяжных устройств (n _в ):

n _в = S _пк / f _о (6.18)

где: f _о —площадь сечения вытяжного канала или проема, м².

Использование ветрового напора для аэрации заключается в следующем. Под действием ветра на наветренной стороне здания создается повышенное давление, а на заветренной—пониженное (разрежение). За счет этого и перемещается воздух (см. рис. 6.6).

 

Повышение давления воздуха на наветренной стороне здания и понижение на заветренной — ветровой напор Н _в (Па) — можно определить по формуле:

H _в = ± _в ²ρ_вн (6.19)

где: _в —экспериментальный коэффициент, определяемый путем продувки моделей зданий в аэродинамической трубе;

v _в — скорость ветра, м/с.

Знак плюс означает положительное давление, знак минус — отрицательное.

 

Величина коэффициента _в зависит от конструкции здания, расположения вентиляционного проема и направления ветра. Для зданий типа ремонтной мастерской (рис. 6.6) значения в приведены в таблице 14.11.

Площадь сечения аэрационных отверстий 50 (м²) при ветровом напоре рассчитывается по формуле:

 

S _о = W / 3600 τ v_в (6.20.)

где: W — заданный воздухообмен, м²/ч;

τ— коэффициент расхода, зависящий от условий истечения (рис. 6.7 и табл. 6.12).

Таблица 6.11.

Значение аэродинамических ветровых коэффициентов _в

 

Сечение цеха в плане	Угол направления ветра, град.	Номера открываемых отверстий (рис. 6.6)
а - а		- 0,27	- 0,30	- 0,30	- 0,27
в - в		+ 0,50	- 0,20	- 0,42	- 0,27
в - в		+ 0,14	- 0,48	- 0,74	- 0,46
в - в		- 0,20	- 0,20	- 0,20	- 0,20
с - с		- 0,79	- 1,02	- 1,02	- 0,79

 

Таблица 6.12.

Коэффициент расхода τ

 

Номера рисунков	Рис. 5.7,а	Рис. 5.7,б	Рис. 5.7,в
Угол открытия склонов α, град	15…90	15…90	15…90
τ	0,25…0,62	0,30…0,67	0,15…0,64

 

Для усиления тяги существуют специальные устройства — дефлекторы, которые устанавливают в верхней части вентиляционных каналов. Поток ветра, обтекая дефлектор, создает в канале некоторое разрежение, за счет этого скорость движения воздуха по каналу увеличивается (рис. 6.7).

 

Диаметр патрубка D (м) дефлектора рассчитывают по формуле:

 

D = 0.0188 (6.21.)

где: W_д — производительность дефлектора, м³/ч;

v_д — скорость воздуха в патрубке дефлектора, м/с.

 

Производительность одного дефлектора W_д (м³/ч) рассчитывают по формуле:

W_д = W / n_д (6.22.)

 

где: W— заданный воздухообмен, м³/ч; n_д — число устанавливаемых дефлекторов.

 

В приближенных расчетах обычно принимают:

 

v_д = (0,2…0,4) v_в (6.23.)

 

 

Рис. 6.6. Схема к выбору аэрационных ветровых коэффициентов:

1, 2, 3 и 4 – номера открываемых аэрационных отверстий.

 

Рис. 6.7. Схема конструкций аэрационных створок:

а, 6 — одинарные верхнеподвесные; в — одинарная среднеподвесная.

Рис. 6.8. Дефлектор:слева—схема работы: справа—схема конструкций.

 

 

Эффективность естественной вентиляции зависит от соблюдения правил ее эксплуатации. После монтажа элементов естественной вентиляции проводят ее испытание. Для этого проверяют ее производительность в период, когда ветер в наибольшей степени способствует усилению воздухообмена, и в период, когда влияние ветра минимально. При испытаниях открывают проемы или каналы на определенную величину, вычисляют общую площадь сечения открытых проемов и каналов S _пк помощью крыльчатого анемометра, установленного в середине проема или в центре сечения канала, измеряют среднюю скорость v _ср движения воздуха в проемах и каналах. Производительность вентиляции W _вц (м³/ч) рассчитывают по формуле:

 

W _вц = 3600 v _ср. S _пк (6.24.)

 

Общая длительность испытаний при устойчивом технологическом процессе в цехе должна составлять 1,5... 2,0 ч.

Влажность воздуха определяют с помощью психрометров, устанавливаемых в проемах. Поскольку воздух, поступающий в помещение через разные проемы, имеет одинаковую влажность, то ее измеряют одним психрометром, а влажность воздуха, выходящего из помещений, — несколькими психрометрами.

Массу поступающего в помещение и уходящего из него воздуха g_b.(кг/ч) рассчитывают на основании результатов измерений по формуле

 

g_b = W _{вц в} (6.25.)

где: р_в — плотность приточного или удаляемого воздуха, зависит от его температуры и влажности.