Естественная вентиляция производственных помещений происходит за счёт гравитационных сил атмосферы, без применения механического побуждения. Вследствие действия ветра и теплового напора через щели, поры и неплотности, в помещения всегда поступает воздух. Этот процесс является неуправляемым и называется инфильтрацией. Регулируемое проветривание помещений через вентиляционные проёмы (двери, окна, форточки, фонари и др.) называется аэрацией.
Разность давлений столбов наружного и внутреннего воздуха возникает вследствие температуры внутри и снаружи помещения. Обычно вследствие выделения тепла оборудованием, нагретым металлом, отоплением, работающими людьми температура в помещении выше, чем снаружи.
Удельный вес воздуха можно определить по следующим формулам:
или , кГ/м3, (22.9)
где Р – атмосферное давление, мм рт. ст.;
Т0 = 273 – абсолютная температура, 0С;
t – температура воздуха, 0С;
R – газовая постоянная, R – 1,293.
Вес столба воздуха высотой Н м, считая от центра открытых нижних проёмов до центра верхних открытых вентиляционных проемов, внутри помещения составит Р1 = Н·gв, кг/м2, в окружающей атмосфере Р2 = Н·gн, кг/м2.
|
|
Величина теплового напора, под влиянием которого происходит обмен воздуха в помещении, равна
hт = Н·(g в - g н), кг/м2. (22.10)
Таким образом, величина теплового напора зависит от расстояния между вентиляционными проемами и температуры воздуха внутри помещения и наружного воздуха.
На обмен воздуха в помещении существенное влияние оказывает действие ветра. При обдувании здания ветром с наветренной стороны создается повышенное давление, а на подветренной – разрежение (рис 22.1). Величина скоростного напора, создаваемого ветром,
кГ/м2, (22.11)
где w – средняя величина господствующего ветра, м/сек;
К– коэффициент аэрации, определяется опытным путем и зависит
от положения здания к направлению господствующего ветра.
| |||
| |||
Рисунок 22.1 – Действие ветра на здание
При расположении здания под прямым углом коэффициент аэрации с наветренной стороны К = 0,8¸0,85, с подветренной стороны – К1=-0,45, при расположении здания под углом 600, соответственно, К=0,7 и К1=-0,35, под углом 450 К=0,55 и К1=-0,3.
Общий перепад давления, создаваемый ветром, будет равен сумме давлений
h v = hн – (-hn) = hн +hn, кГ/м2 (22.12)
При одновременном и совместном действии теплового и ветрового напора общая величина естественной тяги
he = hr +hv. (22.13)
Скорость движения воздуха в вентиляционном проёме определяется по формуле:
, (22.14)
где g – ускорение земного притяжения, равное 9,81 м/сек2;
|
|
g - удельный вес воздуха, кг/м3.
Площадь проема, через который должен пройти необходимый объем воздуха, определяется по формуле:
(22.15)
где Q – объём воздуха, проходящего через проём, м3/сек;
m - коэффициент расхода; при открытых на 900 створках m = 0,65,
на 300 – m = 0,32.
Если величина вентиляционных проемов получается большой и конструктивно осуществить такую площадь невозможно, тогда применяется естественная и искусственная вентиляция.
Недостатком естественной тяги является то, что подаваемый наружный воздух предварительно не обрабатывается, т.е. подается без подогрева и очистки, удаляемый из помещения отработанный воздух также не подвергается очистке.
Дефлекторы. С целью увеличения теплового напора в ряде случаев на зданиях устанавливают дефлекторы. Широкое распространение получил дефлектор ЦАГИ (рис. 22.2).
Рисунок 22.2 – Дефлектор ЦАГИ
При выборе дефлектора руководствуются формулой:
u д = 0,4· v в, м/сек, (22.16)
где u д – скорость движения воздуха в трубе, создаваемая ветром, об-
дувающим дефлектор со скоростью v в, м/сек.
Диаметр трубы D определяется по формуле:
, (22.17)
где Q – количество воздуха, удаляемого через трубу (производитель-
ность дефлектора).