Естественная вентиляция помещений происходит за счет воздействия ветра и гравитации. При естественной вентиляции воздух может поступать в помещение и удаляться из него через специально предусмотренные проемы, а также через неплотности в наружных ограждениях здания, а также через специальные каналы.
Вытяжная естественная канальная вентиляция осуществляется преимущественно в жилых, общественных и административно-бытовых зданиях для помещений, не требующих воздухообмена больше однократного.
Системы вытяжной вентиляции с естественным побуждением для жилых, общественных и административно-бытовых зданий рассчитывают на разность удельных весов наружного воздуха температурой 5 °C и внутреннего воздуха с температурой для холодного периода года. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда створки оконных рам.
В производственных зданиях естественную вентиляцию следует проектировать, если она обеспечит нормируемые условия воздушной среды в помещениях и если она допустима по технологическим требованиям.
Системы вентиляции с естественным побуждением для производственных помещений рассчитывают:
а) на разность удельных весов наружного и внутреннего воздуха по расчетным параметрам переходного периода года для всех отапливаемых помещений, а для помещений с избытками теплоты — по расчетным параметрам теплого периода года;
б) на действие ветра скоростью 1 м/с в теплый период года для помещений без избытка теплоты.
Вытяжная естественная канальная вентиляция, рис. 5.4, состоит из вертикальных внутристенных или приставных каналов с отверстиями, закрытыми жалюзийными решетками, сборных горизонтальных воздуховодов и вытяжной шахты.
Рис. 5.4. Схема естественной вытяжной канальной вентиляции
Для усиления вытяжки воздуха из помещений вверху на шахте часто устанавливают специальную насадку – дефлектор. Загрязненный воздух из помещений поступает через жалюзийную решетку в канал, поднимается вверх, достигая сборных воздуховодов, и оттуда выходит через шахту в атмосферу. Для устройства канальной вентиляции изготавливают специальные вентиляционные панели или блоки с каналами круглого, прямоугольного или овального сечения. Наиболее рациональной формой сечения канала и воздуховода следует считать круглую, так как по сравнению с другими формами она при той же площади имеет меньший периметр, а, следовательно, и меньшую величину сопротивления трению при движении воздуха. Вентиляционные каналы естественной вентиляции в гражданских и административно-бытовых зданиях, как правило, прокладываются в толще стен, могут выполняться в виде вентиляционных блоков, быть приставными или подшивными в зависимости от конструктивного оформления здания и внутренней отделки помещений.
В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности температур холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.
Естественное давление ΔРе определяют по формуле
где hi – высота воздушного столба, м; g = 9,81 м/с 2 – ускорение свободного падения; ρн – плотность наружного воздуха при температуре, зависящей от назначения помещения, кг/м 3 ; ρв – плотность внутреннего воздуха, кг/м 3 .
Высоту воздушного столба hi следует принимать:
— для вытяжных воздуховодов при наличии в помещении только вытяжки – от середины вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты; при наличии в помещении притока – от середины высоты помещения до устья вытяжной шахты;
— для приточных воздуховодов – от середины высоты приточной камеры до середины высоты помещения.
Плотность воздуха определяют по таблицам из справочной литературы или по формуле:
, кг/м 3 , (5.20)
где t – температура воздуха, °С.
Анализируя выражение (5.19), можно сделать следующие практические выводы.
1. При естественной вентиляции верхние этажи здания по сравнению с нижними этажами находятся в менее благоприятных условиях, так как располагаемое давление здесь меньше.
2. Естественное давление становится большим при низкой температуре наружного воздуха и заметно уменьшается в теплое время года.
Кроме того, естественное давление не зависит от длины горизонтальных воздуховодов, тогда как для преодоления сопротивлений в коротких ветвях воздуховодов требуется меньшее давление, чем в ветвях значительной протяженности. Радиус действия вытяжных систем – от оси вытяжной шахты до оси наиболее удаленного отверстия – рекомендуется принимать не более 8 м.
Площадь F, м 2 , и размеры поперечного сечения каналов a и b, м, определяют по скорости воздуха в каналах, Vк , м/с, и расходу воздуха в канале, Lп , м 3 /с:
F = a × b = 
, м 2 . (5.21)
Затем производят расчет потерь давления при прохождении воздуха по каналу. Для естественной вентиляции скорость воздуха в каналах принимают не более 1,5—2 м/с. Если при расчете вентиляционной сети получается, что потери давления при перемещении воздуха ΔPпот = 0,9 ΔPе , расчет заканчивают, в противном случае производят перерасчет сети или отдельных ее участков, изменяя сечение каналов. Для возможности использования расчетных таблиц сопротивления воздуховодов, выполненных для воздуховодов круглого сечения, при квадратном или прямоугольном сечении определяют так называемый гидравлический диаметр:
dг = 
, м, (5.22)
где a и b – поперечные размеры прямоугольного канала, м.
Суммарные потери давления ΔPc в сети состоят из потерь на преодоление местных сопротивлений и на преодоление трения воздуха о стенки воздуховодов, их определяют по формуле:
, Па, (5.23)
где z – коэффициенты местных сопротивлений; Vк – скорость воздуха в каналах, м/с; ρ – плотность воздуха, кг/м 3 ; R – потери давления на трение на расчетном участке сети, Па/м (на 1 м длины воздуховода); l – длина участков воздуховода (канала), м.
Дефлекторы применяют для увеличения располагаемого давления. Дефлекторами называются специальные насадки, устанавливаемые на концах труб или шахт, а также непосредственно над вытяжными отверстиями в крышах производственных зданий. Назначение дефлектора – усилить вытяжку загрязненного воздуха из различных помещений. Работа дефлектора основана на использовании энергии потока воздуха – ветра, который, ударяясь о поверхность дефлектора и обтекая его, создает возле большей части его периметра разрежение, что и усиливает вытяжку воздуха из помещений.
Дефлекторы изготовляют различных конструкций и размеров. Наиболее распространены дефлекторы ЦАГИ круглой (рис. 5.5) и квадратной форм.
Рис. 5.5. Дефлектор ЦАГИ:
1 – патрубок; 2 – диффузор; 3 – корпус дефлектора; 4 – лапки для крепления зонта-колпака; 5 – зонт-колпак
Размеры отдельных элементов дефлектора указаны в долях диаметра его патрубка. Номер дефлектора соответствует диаметру патрубка в дециметрах. Дефлектор ЦАГИ квадратной формы состоит в основном из тех же элементов, что и круглый.
Разрежение, создаваемое дефлектором, зависит от скорости ветра Vв. Скорость ветра, Vв, определяют по СНиП 23-01-99. Скорость движения воздуха в патрубке дефлектора составляет приблизительно 0,2—0,4 скорости движения ветра, т. е.
Разрежение, создаваемое дефлектором, определяют по формуле:
Pд = 
, Па, (5.25)
где 
– принимают по графику на рис. 5.6 или паспорту на дефлектор в зависимости от принятого соотношения 
.
Рис. 5.6. График для определения разрежения, создаваемого дефлектором,
и количества удаляемого воздуха:
1 – при круглом сечении; 2 — при квадратном сечении
Дефлекторы рекомендуется устанавливать в наиболее высоких точках здания, непосредственно обдуваемых ветром. Нельзя ставить дефлекторы в зоне подпора ветра, например перед стеной, на которую направлен ветер, вблизи выступающих брандмауэров и т. п., так как в этих условиях возможно опрокидывание тяги, т. е. задувание наружного воздуха внутрь помещения. Не следует также устанавливать дефлекторы между высокими зданиями (в аэродинамической тени).
Жалюзийные решетки устанавливают в местах забора или раздачи воздуха в приточных и вытяжных системах для регулирования количества воздуха, поступающего или удаляемого через отверстия. Наиболее широко применяют жалюзийные решетки с подвижными перьями жалюзи, стандартные размеры их приведены в справочниках и типовых чертежах, выпускаемых Госстроем России. С помощью шнура или троса решетка может быть полностью открыта, полностью или частично закрыта. В газифицированных помещениях устанавливают нерегулируемые решетки.
При повышенных требованиях к внутренней отделке помещений решетки изготавливают из металла, пластика, гипса и придают им разнообразную форму и рисунок. Однако гидравлическое сопротивление этих решеток, а также площадь их живого сечения (живое сечение – суммарная площадь отверстий для прохода воздуха в решетке) должны быть такими же, как и у стандартной решетки. Площадь живого сечения решеток определяют по формуле
где L – объем воздуха, проходящего через решетку, м 3 /с; V – скорость воздуха в живом сечении жалюзийной решетки, м/с.
Вытяжка из помещений регулируется жалюзийными решетками в вытяжных отверстиях, а также дроссель-клапанами или задвижками, устанавливаемыми в сборном воздуховоде и в шахте.
Аэрация зданий
Аэрация – это организованная и управляемая естественная общеобменная вентиляция через открывающиеся фрамуги окон в наружных ограждениях зданий и вентиляционно-световых фонарей с использованием гравитационного (теплового) и ветрового давлений. Применяется для вентиляции зданий с большими тепловыделениями и позволяет осуществлять воздухообмены, достигающие миллионов м 3 за 1 час.
Фрамуги устраиваются с верхним, нижним или средним подвесами. Для удобства открывания фрамуг с отметки пола необходимо устройство приспособлений с механическими или ручными приводами.
Располагаемые в наивысшей точке здания вентиляционно-световые (аэрационные) фонари способствуют интенсификации естественного воздухообмена.
Во избежание нежелательного поступления наружного воздуха через фонарь, что вызывает обратное перемещение загрязненного воздуха из верхней зоны в рабочую (опрокидывание тяги), аэрационные фонари устраиваются незадуваемыми. В таких фонарях открытые проемы защищены от ветра либо щитами, установленными на кровле здания, либо глухими стенками фонаря. При сравнительно небольших воздухообменах применяются дефлекторы, устанавливаемые на крыше здания.
Подачу приточного воздуха в вентилируемые помещения при естественной вентиляции следует предусматривают в теплый период года на уровне не более 1,8 м и в холодный период года – не ниже 4 м от пола до низа вентиляционных проемов. При этом наружный воздух до поступления в рабочую зону смешивается с внутренним воздухом и повышает свою температуру.
Подача неподогретого воздуха в холодный период года на более низких отметках (ниже 4 м от пола) допускается при условии осуществления мероприятий, предотвращающих непосредственное воздействие холодного воздуха на работающих.
В зданиях с естественной вентиляцией (аэрацией) открывающиеся устройства в окнах должны обеспечивать возможность направления поступающего воздуха вверх в холодный период года и вниз – в теплый период года (рис. 5.7).
Рис. 5.7. Аэрация однопролетного цеха
а – схема давлений; б— разрез цеха
Расчет аэрации заключается в определении потребной площади открывающихся фрамуг (приточных 
– для теплого периода года, 
– для переходного периода года, 
– для холодного периода года и вытяжных Fвыт ).
При проектировании зданий определяют потребную площадь открывающихся фрамуг, рассматривая наиболее неблагоприятные условия, когда скорость ветра равна нулю. Расчет обычно сначала проводят для теплого периода года.
Расчет аэрации (естественной общеобменной вентиляции) производственного помещения включает три этапа:
1) расчет необходимого воздухообмена в помещении (по параметрам: избыточное тепло, влага, вредные вещества);
2) расчет скорости воздуха в вентиляционных проемах (каналах);
3) расчет площади приточных и вытяжных проемов.
Исходными данными для расчета аэрации являются:
— расчетная летняя температура наружного воздуха для расчета вентиляции, tн,°С;
— температура воздуха в рабочей зоне, tрз, °С;
— средняя температура воздуха в цехе, tср, °С;
— температура удаляемого воздуха, tух, °С;
— высота расположения центров приточных аэрационных проемов от пола, hпр, м;
— высота расположения центров вытяжных аэрационных проемов от пола, hвыт, м;
— количество избыточной теплоты, выделяющейся в помещении, Q, Вт;
— градиент температуры α (изменение температуры по высоте помещения), °С/м, обычно «для горячих цехов» принимают равным 0,8—1,5 (чаще принимают α = 1,2—1,3);
— коэффициенты местных сопротивлений приточных, zпр, и вытяжных, zвыт, фрамуг;
Расчет необходимого воздухообмена в рассматриваемом помещении следует провести на основе уравнений воздушного и теплового баланса:
где Gпр – массовый расход приточного воздуха, кг/ч; Gух– массовый расход удаляемого из помещения воздуха, кг/ч; Qизб – избыточные теплопоступления в помещение, Вт; с – удельная теплоемкость воздуха, кДж/кг·°С; tпр и
tух – температура приточного и удаляемого воздуха, °С.
Решая совместно уравнения (3.27) и (3.28), получим
Gпр = Gух = 
, кг/ч. (5.29)
Температура удаляемого воздуха:
где α – градиент температуры, °С/м; hвыт – высота от отметки пола до средины вытяжного проема, м.
Средняя температура воздуха в цехе:
Для расчета аэрации используются условные внешние давления на уровне середины приточных и вытяжных проемов. Принимая за уровень отсчета отметку пола цеха, эти условные давления будут равны
Расчетная разность давлений ΔР между приточными и вытяжными проемами, за счет которого будет происходить поступление наружного воздуха в помещение
Чтобы обеспечить невысокие скорости поступления наружного воздуха и устойчивость восходящих конвективных потоков, площадь приточных проемов принимают возможно большей. В приточных проемах рекомендуется расходовать от 0,1 до 0,3 расчетной разности давлений ΔР, то есть
оставшаяся часть расчетной разности давлений будет потрачена на проход воздуха через вытяжные проемы.
Давление внутри помещения
Массовая скорость воздуха 
, проходящего через приточные фрамуги снаружи внутрь помещения:
, кг/(м 2 ×с). (5.37)
Массовая скорость воздуха 
, проходящего через вытяжные проемы из помещения наружу:
, кг/(м 2 ×с). (5.38)
Площадь приточных проемов (открывающихся фрамуг):
, м 2 ; (5.39)
площадь вытяжных проемов (открывающихся фрамуг фонаря):
, м 2 . (5.40)
В переходный период года (tн = 10°С) приточный воздух следует подавать в помещение, как и в холодный период года, не ниже 4 м от пола до низа вентиляционных проемов. Расчет аэрации для переходного периода года следует проводить в той же последовательности (формулы 5.27—5.40), принимая значения tн, ρн, hпр, zпр соответствующими переходному периоду года.
Расчет аэрации для холодного периода года обычно не проводят. Аэрационные проемы, открываемые в этот период, расположены на тех же отметках, что и открываемые в переходный период, а их площади определяются условиями эксплуатации (часть проемов закрывают или изменяют угол открывания створок).
Дата добавления: 2016-04-02 ; просмотров: 5602 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Вентиляция обязательна для помещений с разнообразным назначением. Без нее воздух, насыщенный углекислым газом, будет отрицательно сказываться на общем состоянии и самочувствии человека. Отсутствие воздухообмена в производственных помещениях чревато более серьезными последствиями: развитие хронических заболеваний, острых отравлений.
Понятие вентиляции помещений
Основная система, принцип которой лежит в основе всех других, это естественная вентиляция. Прежде чем, ее рассмотреть, нужно разобраться, что представляет собой вентиляция. Это процесс воздухообмена, при котором воздух, насыщенный кислородом, поступает в помещение, а отработанный – удаляется из него. Благодаря такой циркуляции, в помещениях можно поддерживать определенный микроклимат, соответствующий санитарным нормам. Строительные нормы и правила 2.08.01-89 «Жилые здания» предусматривают оборудование жилых зданий вентиляцией с определенными параметрами воздуха и кратностью воздухообмена. Система призвана сохранять благоприятный микроклимат, нейтрализуя вредные газы и излишнюю влажность.
Но совершенно очевидно, что для осуществления вентиляции должны быть созданы определенные условия. Причинами возникновения движения воздушных масс являются:
- Разница температур и атмосферного давления в помещении и за его пределами.
- Механическое побуждение.
- Гравитационные силы.
Что такое естественная вентиляция
Самая доступная, соответствующая требованиям санитарных норм – естественная вентиляция. Для ее осуществления необходимо, чтобы свежий воздух беспрепятственно поступал в помещения, вытесняя насыщенный углекислым газом, за его пределы. Принцип работы естественной вентиляции основан на физических законах. Так, поступление происходит через щелевые отверстия, окна, двери, а отработанный, поднимается и устремляется к вентиляционным отверстиям, находящимся в ванной, туалете, на кухне.
Преимущества естественного воздухообмена
- Минимальная рабочая схема. Так, в многоквартирных домах – это вентиляционные решетки, встроенные в специальные отверстия. Для частных домов – такие же решетки, и кроме того, вентиляционная труба с наконечником, воздуховоды. Однако, все эти приспособления монтируются во время строительства, очень редко установка происходит дополнительно.
- Экономна, так как не задействовано оборудование.
- Возможен самостоятельный монтаж.
- Не зависит от наличия напряжения в сети.
Однако у системы есть недостатки, о которых нужно помнить при ее монтаже:
- Для правильной работы необходимо беспрепятственное движение воздушных масс.
- В основу работы положена разница температур, которая возможна только в холодное время года. Это значительно сокращает период работы воздухообмена.
Движение воздушных потоков
Чтобы естественная вентиляция в помещении работала корректно, разберемся в причинах возможных препятствий, дабы учесть их при устройстве. Итак, вентиляция должна вытеснить некий объем воздуха, заменив его на свежий с улицы. Понятно, что воздух на улице и внутри помещения имеют свою температуру и влажность, а перемещение воздушных масс – интенсивность и направление.
Для классической схемы движения воздушных масс нужно обычное батарейное отопление, которое используется более, чем в 90% частных домов и квартир, расположенное под окном. Воздух, контактирующий с поверхностью окна, охлаждается больше, чем тот, который соприкасается с другими поверхностями. Холодные воздушные потоки имеют большую плотность, следовательно, они тяжелее теплых, потому устремляются вниз. Здесь их подхватывает тепло от батареи, они смешиваются и уже подогретый поток циркулирует по комнате, отдавая часть тепла, конструктивным элементам, стенам, мебели.
Охладившись, он опускается вниз и заменяет часть разряженного воздуха, образовавшегося под батареей. В такой циркуляции нет перепадов давления, но гравитационные силы создают постоянный цикличный поток в пределах данного помещения. Он не позволяет допустить холодный воздух к полу. Самой дискомфортной зоной будет то место, где смешиваются разно-температурные потоки, а остальные части комнаты находятся в, так называемой, зоне комфорта.
Если же отопительная батарея расположена не под окном, а у стены напротив, движение воздушных потоков будет иным. Так, контактирующие с окном воздушные потоки, опускаются вниз, где нет подогрева, стелятся по полу и, проходя через комнату, движутся к батарее. Нагреваясь от нее, воздух поднимается и продолжает свое движение уже поверху. Как и в классической схеме образуется циклический круг. Но, в том случае, температурный режим полностью нарушен, зона дискомфорта – значительно увеличена. Холодные потоки охлаждают пол, хождение по нему становится неприятным. Четкая разница между воздушными потоками, увеличивает скорость их передвижения.
Иногда такая ситуация складывается и при правильном расположении окон и радиаторов. Здесь важно помнить о мощности и размерах, например, если под окном расположена батарея, перекрывающая всего третью его часть, то в местах, где нет смешения теплого и холодного воздуха, будут возникать зоны преобладания холодных потоков, стелящихся по полу. Для исправления такого явления, необходимо установить либо две батареи, либо одну длинную.
Важно! В помещении, где находятся дети, рекомендуется устанавливать радиаторы только под окном! Иная схема расположения отопительных приборов, приводит к простудным заболеваниям из-за постоянно холодного пола. Если нет технической возможности правильно установить радиатор – такое помещение нельзя использовать для детской комнаты или спальни.
В помещениях с панорамными окнами происходит подобная ситуация. В основном, батареи устанавливают по обе стороны окон. Холодный воздух устремляется вниз, на пол, двигаясь к другому отопительному прибору или через дверь, создавая сквозняк в другое помещение. Кроме того, окна сильно запотевают, а это свидетельствует о том, что в помещении повышенная влажность. Исправить такое может тепловая завеса, но это уже элемент принудительной вентиляции.
Работа естественной вентиляции
В прохладное время года система естественной вентиляции работает таким образом. Теплый воздух всегда поднимается, поэтому если в частном доме два этажа, то верхний – более теплый. В системе вентиляции создается хорошая тяга благодаря разнице высот и четко направленному динамическому движению теплых воздушных масс вверх. Вентканал имеет часть трубы, находящуюся за пределами здания (над крышей) и холодный воздух пытается по ней, проследовать вниз.
Такой процесс способен вызвать обратную тягу. Но этого не происходит, так как вверх движется большой объем теплого воздуха. Потому, очень важно, для правильной и эффективной работы естественной вентиляции, еще во время строительства, все вентканалы и воздуховоды устраивать внутри строения.
Внимание! Еще один момент, который способен препятствовать правильному естественному воздухообмену – при установке подоконников полностью перекрывают отопительную батарею или устанавливают на нее декоративную решетку. Это препятствует нормальному движению теплых воздушных масс, которые не могут должным образом нагреть холодный воздух из окна.
Летом система естественной вентиляции работает несколько по-другому. Более всего нагревается крыша. Так, при температуре воздуха 28-30°C она прогревается до 55-75°C. Подкровельное пространство имеет более низкую температуру (около 38-43°C). На первом этаже дома достаточно комфортная температура – до 25°C, на втором – выше на 3-4 градуса и практически равна уличной. Температурные условия, при которых в доме более прохладно, чем на улице, не способствуют корректной работе естественного воздухообмена. Однако, летом есть возможность открывать окна для проветривания, создавая тем самым повышенное давление. Нужно помнить, что в месте, где ветер попадает в помещение, создается повышенное давление. Там же, где он его покидает – пониженное.
Нужно помнить, что воздух движется по пути наименьшего сопротивления (практически по прямой линии). Потому, чтобы «побудить» вентиляцию к работе, следует проводить сквозное проветривание, открывая окна со всех сторон дома. Если в строительный проект не закладывается механическая вентиляция, а предполагается только естественная, то следует учесть, что «глухих» стен в здании быть не должно. Все помещения должны быть оборудованы окнами, в том числе, туалетная и ванная комнаты.
Охрана труда и безопасность жизнедеятельности
Оздоровление воздушной среды. Естественная вентиляция
Воздухообмен при естественной вентиляции происходит вследствие разности температур воздуха в помещении и наружного воздуха, а также в результате действия ветра.
Разность температур воздуха внутри (более высокая температура) и снаружи помещения, а следовательно, и разность плотностей вызывают поступление холодного воздуха в помещение и вытеснение из него теплого воздуха. При действии ветра с заветренной стороны зданий создается пониженное давление, вследствие чего происходит вытяжка теплого или загрязненного воздуха из помещения; с наветренной стороны здания создается избыточное давление и свежий воздух поступает в помещение на смену вытягиваемому воздуху. Работа ряда вытяжных вентиляционных устройств в сильной степени также зависит от обдува их ветром.
Естественная вентиляция производственных помещений может быть неорганизованной и организованной.
При неорганизованной вентиляции поступление и удаление воздуха происходит через неплотности и поры наружных ограждений (инфильтрация), и через окна, форточки, специальные проемы (проветривание).
Организованная (поддается регулировке) естественная вентиляция производственных помещений осуществляется аэрацией и дефлекторами.
Аэрация — это организованная естественная вентиляция, которая осуществляется в холодных цехах за счет ветрового давления, а в горячих цехах — благодаря совместному или раздельному действию гравитационного и ветрового давлений.
Аэрация осуществляется следующим образом. В здании цеха, оборудованном тремя рядами проемов (2, 2, 3) со створками в летнее время открываются проемы 2 и 3 (рис. 4, а). Свежий воздух поступает в помещение через нижние проемы 2, располагаемые на небольшой высоте от пола (1—1,5 м), а удаляется через проемы 3 в фонаре здания.
Поступление наружного воздуха в зимнее время осуществляется через проемы 2, расположенные на высоте 4—7 м от пола (рис. 4, б). Данная высота принимается с таким расчетом, чтобы холодный наружный воздух, опускаясь до рабочей зоны, успел достаточно нагреться за счет перемешивания с теплым воздухом помещения. Меняя положение створок, можно регулировать воздухообмен.
Температура воздуха внутри цеха вследствие избыточных тепловыделений бывает, как правило, выше температуры наружного воздуха tH. Следовательно, плотность наружного воздуха рн больше плотности воздуха внутри цеха, что обуславливает, в свою очередь, наличие разности давлений наружного и внутреннего воздуха. На определенной высоте помещения, в так называемой плоскости равных давлений, расположенной примерно на середине высоты здания цеха (рис. 4, д), эта разность равна нулю.
Ниже плоскости равных давлений существует разрежение, обусловливающее поступление наружного воздуха (кгс/м2):
Выше плоскости равных давлений существует избыточное давление, которое на уровне центра верхних отверстий равно (кгс/м2):
Общая величина гравитационного давления, под влиянием которого происходит воздухообмен в помещении цеха, равна сумме давлений на уровне нижних и верхних проемов (кгс/м2):
a, б — открытие створок проемов при безветрии в теплое и холодное время года: в, г — то же при боковом ветре; д — распределение давления воздуха в здании цеха; е — незадуваемые фонари
и величину Hг по формуле (2), принимая температуру уходящего воздуха tyx = tн + (10 — 15°) и определяя по таблицам или известным формулам плотность рн и рcр.п соответствующие температурам
После этого находят избыточное давление в плоскости верхних вытяжных проемов:
Н2 = Нг — Н1 и требуемую площадь проемов (м2)
При обдувании здания ветром с надветренной стороны создается повышенное давление воздуха, а на заветренной стороне — разрежение, величины которых могут быть определены по формуле
где Hв — избыточное ветровое давление или разрежение; vB — скорость ветра, м/с; а — аэродинамический коэффициент, зависящий от конфигурации здания и определяемый по результатам обдува моделей (величина а обычно составляет 0,7—0,85 для наветренной стороны здания и от —0,3 до —0,45 для заветренной стороны).
Под напором воздуха с наветренной стороны наружный воздух будет поступать через нижние проемы и, распространяясь в нижней части здания, вытеснять более нагретый и загрязненный воздух через проемы в фонаре здания наружу (рис. 4, в, г). Таким образом, действие ветра усиливает воздухообмен, происходящий за счет гравитационного давления, а в ряде случаев (в жаркие дни) является основным действующим фактором.
Расчет аэрации при совместном действии ветра и теплоизбытков производится аналогично приведенному выше, при этом дополнительно к давлениям воздуха, возникающим вследствие разности температур, прибавляются или вычитаются давления, создаваемые ветром.
При задувании ветра в верхние проемы в фонаре потоки наружного воздуха опускаются вниз, где смешиваются с пылью и газами и попадают в рабочую зону. В этом случае уменьшается воздухообмен, увеличивается температура воздуха в рабочей зоне, т. е. задувание ветра приводит к ухудшению условий труда. Для исключения этого явления устраивают так называемые незадуваемые фонари (рис. 4, е), в которых используют ветрозащитные щиты. Благодаря срыву струй ветра, с заветренной стороны щита (у проема) всегда имеет место разрежение и тем большее, чем выше скорость ветра. Поэтому незадуваемые фонари работают на вытяжку при любых направлениях ветра.
Преимуществом аэрации является то, что большие объемы воздуха (до нескольких миллионов кубических метров в час) подаются и удаляются без применения вентиляторов и воздуховодов. Как следствие этого, система аэрации значительно дешевле механических систем вентиляции; она является мощным средством для борьбы с избыточными тепловыделениями в горячих цехах.
Наряду с достоинствами, аэрация обладает существенными недостатками, а именно: в летнее время эффективность аэрации может существенно падать вследствие повышения температуры наружного воздуха, особенно в безветренную погоду; кроме того, поступающий в помещение воздух не обрабатывается (не очищается, не охлаждается).
Дефлекторы представляют собой специальные насадки, устанавливаемые на вытяжных воздуховодах и использующие энергию ветра.
Дефлекторы применяют для удаления загрязненного или перегретого воздуха из помещений сравнительно небольшого объема, а также для местной вентиляции, например, для вытяжки горячих газов от кузнечных горнов, печей и т. д.
В настоящее время наибольшее распространение получил дефлектор ЦАГИ (рис. 5). Он состоит из диффузора 1, верхнюю часть которого охватывает цилиндрическая обечайка 2. Колпак 3 служит для защиты от попадания атмосферных осадков в патрубок 5, а конус 4 — для предохранения от задувания ветром внутрь дефлектора.
Ветер, обдувая обечайку дефлектора, создает на большей части его окружности разрежение, вследствие чего воздух из помещения движется по воздуховоду и патрубку 5 и затем выходит наружу через две кольцевые щели между обечайкой 2 и краями колпака 3 и конуса 4.
Эффективность работы дефлекторов зависит от силы ветра и высоты установки их над коньком крыши.
При ориентировочном подборе дефлекторов определяется диаметр подводящего патрубка D (м) и соответственно конструктивные размеры дефлектора:
где Lд — производительность дефлектора, м3/ч; vn — скорость воздуха в патрубке, м/с, которая принимается равной половине скорости ветра; обычно vA = 1,5 -н 2 м/с при скорости ветра 3—4 м/с (для каждой местности известна средняя скорость ветра за наиболее жаркие месяцы; для Москвы такая скорость равна 3,5 м/с).
Диаметры патрубков дефлекторов обычно составляют от 0,2 до 1,0 м.