Вентиляция с естественным побуждением и вентиляционные каналы

При естественном воздухообмене вход наружного воздуха в помещения, а также выход из них наружу происходит через щели притворов окон, дверей и фонарей и в меньшей степени — через поры материала ограждений. Причины, вызывающие такой воздухообмен, объясняются разностью удельных весов наружного воздуха и воздуха помещения и давлением ветра.

Количество воздуха, поступающего в помещение таким путем, невелико. Так, через 1 пог. м щели притвора окна с двойным остеклением в деревянной раме, расположенной с наветренной стороны, в течение 1 ч пройдет только 4 — 6 м³ воздуха при скорости ветра 3 — 4 м/сек.

Естественный воздухообмен, организованно осуществляемый через открытые световые и специальные проемы в ограждениях, получил распространение в цехах с большими тепловыделениями, превышающими теплотютери.

Разность тепловыделений и потерь тепла — теплоизбытки — обеспечивают подогрев холодного приточного воздуха до температуры помещения (мартеновские, прокатные, литейные, кузнечные и прочие горячие цеха). Такая организованная естественная вентиляция носит название «аэрации».

Если в цехе (на рисунке ниже положение — а) имеются отверстия вверху в стенках светового фонаря и внизу в стенах здания, то при неравенстве t_в>t_н возникает циркуляция воздуха в направлении, указанном стрелками. Среднее давление воздуха в цехе равно давлению окружающего атмосферного воздуха только на уровне определенной горизонтальной плоскости.

На уровне нижних отверстий давление наружного воздуха выше давления воздуха в цехе, а разность этих давлении, действующая снаружи, равна разности весов столбов воздуха:

H₁ = h₁ (ϒ_н-ϒ_в) кг/м².

На уровне верхних отверстий давление наружного воздуха меньше давления воздуха в цехе. Разность давлений, действующая изнутри, составит

H₂ = h₂ (ϒ_н-ϒ_в) кг/м².

Связь между давлением и вызываемой им скоростью выражается формулой

H = ω²ϒ/2g  кг/м².

Следовательно, скорость воздуха, проходящего в цех через нижнее отверстие,

Поток воздуха, проходя через отверстие, сжимается, и по-этому скорость его неравномерна по сечению, что учитывается введением коэффициента расхода μ, равного 0,64 для прямоугольных отверстий. Объем воздуха, проходящего в цех через нижнее отверстие, определяется из выражения

соответственно для верхнего отверстия

При заданном объеме воздуха, который необходим для создания требуемого воздухообмена, по этим формулам можно определить площадь аэрационных отверстий. Примерное направление потоков воздуха в цехе под влиянием гравитационных сил при безветрии показано для частного случая на рисунке ниже положение — б.

Если источником тепловыделения в цехе служит производственная печь, то для этого случая на рисунке ниже положение — в показаны также изотермические линии, характеризующие примерное распределение температур в цехе.

В летнее время в цех поступает приточный воздух через нижние отверстия в стенах и окна. В зимнее время для предотвращения резкого охлаждения воздуха в рабочей зоне приток наружного холодного воздуха обеспечивается через отверстия, расположенные выше, и также через окна.

При ветре ограждения наветренной стороны находятся под повышенным давлением, ограждения подветренной стороны — под пониженным. Воздух будет входить в здание через открытые проемы наветренной стороны и выходить через открытые верхние проемы подветренной стороны (на рисунке ниже положение — г).

---

Аэрация промышленного цеха

а — принципиальная схема; б — направление потоков воздуха в цехе при его аэрировании; в — изотермические линии в цехе при его аэрировании; г — схема обтекания цеха воздушным (ветровым) потоком с показанием значений аэродинамических коэффициентов.

---

Скорость ветра, встретившего преграду — здание, несколько снизится; величина давления, создаваемого ветром (ветровая нагрузка) при скорости ω_в, составит

Н_в = k_a * ω²_в ϒ_н/2g кг/м².

В формулу введен аэродинамический коэффициент k_a, — отношение давления или разрежения, создаваемого ветром, к динамическому давлению ветра.

Величина этого коэффициента для отдельных ограждений указана на рисунке выше положение — г. Знак его меняется в зависимости от положения ограждения по отношению к ветру (подветренная или наветренная сторона), влияя на уменьшение или увеличение гравитационного давления, создаваемого разностью удельных весов наружного воздуха и воздуха в цехе.

«Санитарно-технические устройства зданий»,
В.В.Конокотин