Одним из эффективных методов создания благоприятных условий труда в производственных помещениях является вентиляция.
Воздухообмен в помещениях, создаваемый вентиляцией, снижает концентрацию токсичных веществ до предельно допустимых, ассимилирует тепло, влагу и поддерживает в рабочей зоне чистый воздух заданных температур и влажности.
Вентиляция может быть естественной искусственной (механической). По признаку места действия вентиляцию подразделяют на общую и местную. Общая (общеобменная) вентиляция предназначена для обмена воздуха во всем помещении, местная - для удаления вредных веществ непосредственно с тех мест, где они образуются.
Естественная вентиляция находит широкое применение из-за ее очевидных преимуществ: не требуется дополнительных эксплуатационных расходов на обслуживание технических устройств, плату за расход электрической энергии при работе двигателей механических вентиляторов и др.
Естественный воздухообмен в помещении происходит под действием разности температур воздуха внутри и снаружи здания, а также за счет наличия разности давлений от действия ветра на здание.
|
|
Поток воздуха, встречая на своем пути препятствие (например, стену здания), теряет свою скорость. За счет этого перед препятствием на наветренной стороне здания создается повышенное давление, воздух частично поднимается вверх и частично обтекает здание с двух сторон. На обратной, заветренной, стороне здания обтекающая его струя воздуха за счет потери скорости создает разрежение. Эта разница давлений с разных сторон здания при обтекании его ветром носит название ветрового напора и является одной из составляющих естественного воздухообмена в помещениях. Схема аэрации промышленного здания представлена на рис. 3.5.
В отличие от этого разность давлений, возникающая за счет разности величин масс теплого (более легкого) и холодного (более тяжелого) воздуха, называют тепловым напором.
Нагретый воздух поднимается в верхнюю часть помещения и вытесняется через имеющиеся там вытяжные проемы (фрамуги окна, вытяжные шахты, трубы и т.п.) более тяжелым холодным воздухом, входящим через приточные проемы (открытые двери, окна и т.п.) в нижней части здания. За счет этого процесса и возникает вектор давления, называемый тепловым напором.
Рис. 3.5. Схема аэрации промышленного здания
1 – типовое; 2 – имеющее кровлю с фонарем;
3 – имеющее трубу (шахту) с дефлектором
Тепловой напор Н т определяется из выражения
Н т = h(gпр–gв), (3.14)
где h – высота по вертикали между осями приточных и вытяжных проемов, м;
gпр, gв – плотность соответственно приточного и вытяжного воздуха, кг/м3.
|
|
Скорость воздуха в проеме V определяется на основании соотношения для скоростного напора, полученного из уравнения швейцарского ученого Д. Бернулли
, (3.15)
где Н – скоростной напор, определяется суммой теплового и ветрового напоров, кг/м2,
g – ускорение силы тяжести, м/с2,
gср – средняя плотность воздуха, кг/м3.
Ветровой напор Нв (кг/м2) в приближенных расчетах может быть определен из соотношения
, (3.16)
где Рв – ветровое давление, Па;
Vв – скорость ветра, м/с;
gср – средняя плотность воздуха, кг/м3;
kа – аэродинамический коэффициент здания:
с наветренной стороны kа = 0,7…0,85;
с заветренной стороны kа = 0,3…0,45.
После определения скорости воздуха в проемах переходят к заключительному этапу расчета естественной вентиляции – расчету суммарной площади приточных и вытяжных проемов.
В случаях, когда в производственных помещениях необходимо создание больших воздухообменов, требуется специальная организация воздухообмена и управление им. Естественная, организованная и управляемая, вентиляция называется аэрацией.
Основными элементами естественной, организованной и управляемой, вентиляции (аэрации) являются:
- створные переплеты (створки), которые применяют с верхней,средней и нижней осью вращения; если направление воздуха не имеет значения, то применяют створки с верхней или средней осью вращения, а когда поток воздуха необходимо направить вверх, – с нижней осью вращения;
- фонари – специальные конструкции кровли здания, значительно повышающие высоту вытяжных проемов, что в значительной мере усиливает действие теплового и ветрового потока;
- вытяжные шахты и трубы используют с целью повышения высоты вытяжных проемов при отсутствии фонарей;
- дефлекторы устанавливают на кровле на вытяжных трубах и шахтах, они усиливают тепловой и ветровой напор (рис. 3.6).
Рис. 3. 6. Принципиальная схема дефлектора ЦАГИ: 1 – патрубок; 2 – диффузор; 3 – кольцо; 4 – зонт |
Усиление тяги происходит благодаря разрежению, возникающему при обтекании дефлектора. Разрежение, создаваемое дефлектором, и количество удаляемого воздуха зависят от скорости ветра и могут быть определены с помощью номограмм.