природна вентиляція
Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Природна вентиляція приміщень відбувається за рахунок впливу вітру і гравітації. При природної вентиляції повітря може надходити в приміщення і віддалятися з нього через спеціально передбачені отвори, а також через нещільність в зовнішніх огородженнях будівлі, а також через спеціальні канали.
Витяжна природна канальна вентиляція здійснюється переважно в житлових, громадських і адміністративно-побутових будинках для приміщень, що не вимагають повітрообміну більше одноразового.
Системи витяжної вентиляції з природним спонуканням для житлових, громадських і адміністративно-побутових будівель розраховують на різницю питомих ваг зовнішнього повітря температурою 5 ° C і внутрішнього повітря з температурою для холодного періоду року. Вважається, що при більш високих зовнішніх температурах, коли природне тиск стає вельми незначним, додатковий повітрообмін можна отримувати, відкриваючи більш часто і на більш тривалий час кватирки, фрамуги, а іноді стулки віконних рам.
У виробничих будівлях природну вентиляцію слід проектувати, якщо вона забезпечить нормовані умови повітряного середовища в приміщеннях і якщо вона допустима за технологічними вимогами.
Системи вентиляції з природним спонуканням для виробничих приміщень розраховують:
а) на різницю питомих ваг зовнішнього і внутрішнього повітря за розрахунковими параметрами перехідного періоду року для всіх опалювальних приміщень, а для приміщень з надлишками теплоти - за розрахунковими параметрами теплого періоду року;
б) на дію вітру швидкістю 1 м / с в теплий період року для приміщень без надлишку теплоти.
Витяжна природна канальна вентиляція, рис. 5.4, складається з вертикальних внутрішньостінних або приставних каналів з отворами, закритими жалюзійними ґратами, збірних горизонтальних повітроводів і витяжний шахти.
Мал. 5.4. Схема природної витяжної канальної вентиляції
Для посилення витяжки повітря з приміщень вгорі на шахті часто встановлюють спеціальну насадку - дефлектор. Забруднене повітря з приміщень надходить через жалюзійні грати в канал, піднімається вгору, досягаючи збірних повітроводів, і звідти виходить через шахту в атмосферу. Для пристрою канальної вентиляції виготовляють спеціальні вентиляційні панелі або блоки з каналами круглого, прямокутного або овального перетину. Найбільш раціональною формою перетину каналу і воздуховода слід вважати круглу, тому що в порівнянні з іншими формами вона при тій же площі має менший периметр, а, отже, і меншу величину опору тертю при русі повітря. Вентиляційні канали природної вентиляції в цивільних і адміністративно-побутових будівлях, як правило, прокладаються в товщі стін, можуть виконуватися у вигляді вентиляційних блоків, бути приставними або підшивними в залежності від конструктивного оформлення будівлі та внутрішнього оздоблення приміщень.
У канальних системах природної витяжної вентиляції повітря переміщається в каналах і повітроводах під дією природного тиску, що виникає внаслідок різниці температур холодного зовнішнього і теплого внутрішнього повітря.
природне тиск # 916; Ре визначають за формулою
де hi - висота повітряного стовпа, м; g = 9,81 м / с 2 - прискорення вільного падіння; # 961; н - щільність зовнішнього повітря при температурі, яка залежить від призначення приміщення, кг / м 3; # 961; в - щільність внутрішнього повітря, кг / м 3.
Висоту повітряного стовпа hi слід приймати:
- для витяжних повітропроводів при наявності в приміщенні тільки витяжки - від середини витяжного отвору до гирла витяжної шахти; при наявності в приміщенні припливу - від середини висоти приміщення до гирла витяжної шахти;
- для припливних повітропроводів - від середини висоти припливної камери до середини висоти приміщення.
Щільність повітря визначають за таблицями з довідкової літератури або за формулою:
де t - температура повітря, ° С.
Аналізуючи вираз (5.19), можна зробити наступні практичні висновки.
1. При природної вентиляції верхні поверхи будівлі в порівнянні з нижніми поверхами знаходяться в менш сприятливих умовах, так як розташовується тиск тут менше.
2. Природне тиск стає більшим при низькій температурі зовнішнього повітря і помітно зменшується в теплу пору року.
Крім того, природне тиск не залежить від довжини горизонтальних повітроводів, тоді як для подолання опорів в коротких гілках повітропроводів потрібно менший тиск, ніж в гілках значної протяжності. Радіус дії витяжних систем - від осі витяжної шахти до осі найбільш віддаленого отвори - рекомендується приймати не більше 8 м.
Площа F. м 2. і розміри поперечного перерізу каналів a і b. м, визначають за швидкістю повітря в каналах, Vк. м / с, і витраті повітря в каналі, Lп. м 3 / с:
Потім проводять розрахунок втрат тиску при проходженні повітря по каналу. Для природної вентиляції швидкість повітря в каналах приймають не більше 1,5-2 м / с. Якщо при розрахунку вентиляційної мережі виходить, що втрати тиску при переміщенні повітря # 916; Pпот = 0,9 # 916; PЕ. розрахунок закінчують, в іншому випадку проводять перерахунок мережі або окремих її ділянок, змінюючи переріз каналів. Для можливості використання розрахункових таблиць опору повітропроводів, виконаних для повітроводів круглого перерізу, при квадратному або прямокутному перетині визначають так званий гідравлічний діаметр:
де a і b - поперечні розміри прямокутного каналу, м.
Сумарні втрати тиску # 916; Pc в мережі складаються з втрат на подолання місцевих опорів і на подолання тертя повітря об стінки повітропроводів, їх визначають за формулою:
де z - коефіцієнти місцевих опорів; Vк - швидкість повітря в каналах, м / с; # 961; - щільність повітря, кг / м 3; R - втрати тиску на тертя на розрахунковій ділянці мережі, Па / м (на 1 м довжини воздуховода); l - довжина ділянок воздуховода (каналу), м.
Дефлектори застосовують для збільшення наявного тиску. Дефлекторами називаються спеціальні насадки, що встановлюються на кінцях труб або шахт, а також безпосередньо над витяжними отворами в дахах виробничих будівель. Призначення дефлектора - посилити витяжку забрудненого повітря з різних приміщень. Робота дефлектора заснована на використанні енергії потоку повітря - вітру, який, б'ючись об поверхню дефлектора і обтікаючи його, створює біля більшої частини його периметра розрідження, що і підсилює витяжку повітря з приміщень.
Дефлектори виготовляють різних конструкцій і розмірів. Найбільш поширені дефлектори ЦАГІ круглої (рис. 5.5) і квадратної форм.
Мал. 5.5. Дефлектор ЦАГІ:
1 - патрубок; 2 - дифузор; 3 - корпус дефлектора; 4 - лапки для кріплення парасольки-ковпака; 5 - парасолька-ковпак
Розміри окремих елементів дефлектора вказані в частках діаметра його патрубка. Номер дефлектора відповідає діаметру патрубка в дециметрах. Дефлектор ЦАГІ квадратної форми складається в основному з тих же елементів, що і круглий.
Розрідження, створюване дефлектором, залежить від швидкості вітру Vв. Швидкість вітру, V ст. визначають за СНіП 23-01-99. Швидкість руху повітря в патрубку дефлектора становить приблизно 0,2-0,4 швидкості руху вітру, т. Е.
Розрідження, створюване дефлектором, визначають за формулою:
де - приймають за графіком на рис. 5.6 або паспорту на дефлектор в залежності від прийнятого співвідношення.
Мал. 5.6. Графік для визначення розрідження, створюваного дефлектором,
і кількості повітря, що видаляється:
1 - при круглому перерізі; 2 - при квадратному перерізі
Дефлектори рекомендується встановлювати в найбільш високих точках будівлі, безпосередньо обдуваються вітром. Не можна ставити дефлектори в зоні підпору вітру, наприклад перед стіною, на яку спрямований вітер, поблизу виступаючих брандмауерів і т. П. Так як в цих умовах можливе перекидання тяги, т. Е. Задування зовнішнього повітря всередину приміщення. Не слід також встановлювати дефлектори між високими будинками (в аеродинамічній тіні).
Жалюзійні ґрати встановлюють в місцях забору або роздачі повітря в припливних і витяжних системах для регулювання кількості повітря, що надходить або видаляється через отвори. Найбільш широко застосовують жалюзійні решітки з рухомими перами жалюзі, стандартні розміри їх наведені в довідниках і типових кресленнях, що випускаються ГосстроемУкаіни. За допомогою шнура або троса решітка може бути повністю відкрита, повністю або частково закрита. В газифікованих приміщеннях встановлюють нерегульовані решітки.
При підвищених вимогах до внутрішнього оздоблення приміщень решітки виготовляють з металу, пластику, гіпсу та надають їм різноманітну форму і малюнок. Однак гідравлічний опір цих грат, а також площа їх живого перетину (живий перетин - сумарна площа отворів для проходу повітря в решітці) повинні бути такими ж, як і у стандартної решітки. Площа живого перетину решіток визначають за формулою
де L - обсяг повітря, що проходить через решітку, м 3 / с; V - швидкість повітря в живому перетині жалюзійних ґрат, м / с.
Витяжка з приміщень регулюється жалюзійними ґратами в витяжних отворах, а також дросель-клапанами або засувками, що встановлюються в збірному повітроводі і в шахті.
Аерація - це організована і керована природна загальнообмінна вентиляція через фрамуги вікон в зовнішніх огородженнях будівель і вентиляційно-світлових ліхтарів з використанням гравітаційного (теплового) і вітрового тисків. Застосовується для вентиляції будівель з великими тепловиділеннями і дозволяє здійснювати повітрообмін, що досягають мільйонів м 3 за 1 годину.
Фрамуги влаштовуються з верхнім, нижнім і середнім підвісами. Для зручності відкривання фрамуг з позначки підлоги необхідно пристрій пристосувань з механічними або ручними приводами.
Наявні в найвищій точці будівлі вентиляційно-світлові (аераційні) ліхтарі сприяють інтенсифікації природного повітрообміну.
Щоб уникнути небажаного надходження зовнішнього повітря через ліхтар, що викликає зворотне переміщення забрудненого повітря з верхньої зони в робочу (перекидання тяги), аераційні ліхтарі влаштовуються незадуваемимі. У таких ліхтарях відкриті прорізи захищені від вітру або щитами, встановленими на даху будівлі, або глухими стінами ліхтаря. При порівняно невеликих повітрообміну застосовуються дефлектори, що встановлюються на даху будівлі.
Подачу припливного повітря в вентильовані приміщення при природної вентиляції слід передбачають в теплий період року на рівні не більше 1,8 м і в холодний період року - не нижче 4 м від підлоги до низу вентиляційних отворів. При цьому зовнішнє повітря до надходження в робочу зону змішується з внутрішнім повітрям і підвищує свою температуру.
Подача непідігрітого повітря в холодний період року на більш низьких відмітках (нижче 4 м від підлоги) допускається за умови здійснення заходів, що запобігають безпосередній вплив холодного повітря на працюючих.
У будівлях з природною вентиляцією (аерацією) пристрої у вікнах повинні забезпечувати можливість направлення повітря, що поступає вгору в холодний період року і вниз - в теплий період року (рис. 5.7).
Мал. 5.7. Аерація однопролітного цеху
а - схема тисків; б - розріз цеху
Розрахунок аерації полягає у визначенні потрібної площі відкриваються фрамуг (припливних - для теплого періоду року, - для перехідного періоду року, - для холодного періоду року і витяжних Fвит).
При проектуванні будинків визначають потрібну площу відкриваються фрамуг, розглядаючи найбільш несприятливі умови, коли швидкість вітру дорівнює нулю. Розрахунок зазвичай спочатку проводять для теплого періоду року.
Розрахунок аерації (природною загальнообмінної вентиляції) виробничого приміщення включає три етапи:
1) розрахунок необхідної повітрообміну в приміщенні (за параметрами: надмірне тепло, волога, шкідливі речовини);
2) розрахунок швидкості повітря в вентиляційних отворах (каналах);
3) розрахунок площі припливних та витяжних прорізів.
Вихідними даними для розрахунку аерації є:
- розрахункова річна температура зовнішнього повітря для розрахунку вентиляції, tн, ° С;
- температура повітря в робочій зоні, tрз. ° С;
- середня температура повітря в цеху, tср. ° С;
- температура повітря, що видаляється, tух. ° С;
- висота розташування центрів припливних аераційних прорізів від статі, hпр. м;
- висота розташування центрів витяжних аераційних прорізів від статі, hвит. м;
- кількість надлишкової теплоти, що виділяється в приміщенні, Q. Вт;
- градієнт температури # 945; (Зміна температури по висоті приміщення), ° С / м, зазвичай «для гарячих цехів» приймають рівним 0,8-1,5 (частіше приймають # 945; = 1,2-1,3);
- коефіцієнти місцевих опорів припливних, zпр. і витяжних, zвит. фрамуг;
Розрахунок необхідного повітрообміну в розглянутому приміщенні слід провести на основі рівнянь повітряного і теплового балансу:
де Gпр - масова витрата припливного повітря, кг / год; Gух - масова витрата повітря, що видаляється з приміщення повітря, кг / год; Qизб - надлишкові теплопоступления в приміщення, Вт; с - питома теплоємність повітря, кДж / кг · ° С; tпр і
tух - температура припливного і повітря, що видаляється, ° С.
Вирішуючи спільно рівняння (3.27) і (3.28), отримаємо
Температура повітря, що видаляється:
де # 945; - градієнт температури, ° С / м; hвит - висота від відмітки підлоги до середини витяжного отвору, м.
Середня температура повітря в цеху:
Для розрахунку аерації використовуються умовні зовнішні тиски на рівні середини припливних і витяжних отворів. Беручи за рівень відліку позначку підлоги цеху, ці умовні тиску дорівнюватимуть
Розрахункова різниця тисків # 916; Р між приточними і витяжними отворами, за рахунок якого буде відбуватися надходження зовнішнього повітря в приміщення
Щоб забезпечити невисокі швидкості надходження зовнішнього повітря і стійкість висхідних конвективних потоків, площа припливних отворів приймають якомога більшою. У припливних отворах рекомендується витрачати від 0,1 до 0,3 розрахункової різниці тисків # 916; Р. тобто
решта розрахункової різниці тисків буде витрачена на прохід повітря через витяжні отвори.
Тиск всередині приміщення
Масова швидкість повітря. що проходить через припливні фрамуги зовні всередину приміщення:
. кг / (м 2 × с). (5.37)
Масова швидкість повітря. що проходить через витяжні отвори з приміщення назовні:
. кг / (м 2 × с). (5.38)
Площа припливних отворів (відкриваються фрамуг):
площа витяжних прорізів (відкриваються фрамуг ліхтаря):
У перехідний період року (tн = 10 ° С) припливне повітря слід подавати в приміщення, як і в холодний період року, не нижче 4 м від підлоги до низу вентиляційних отворів. Розрахунок аерації для перехідного періоду року слід проводити в тій же послідовності (формули 5.27-5.40), приймаючи значення tн. # 961; н. hпр. zпр відповідними перехідному періоду року.
Розрахунок аерації для холодного періоду року зазвичай не проводять. Аераційні отвори, що відкриваються в цей період, розташовані на тих же відмітках, що і відкриваються в перехідний період, а їх площі визначаються умовами експлуатації (частина прорізів закривають або змінюють кут відкривання стулок).