Естественная вентиляция производственных помещений

В соответствии с санитарными нормами во всех помещениях должна быть предусмотрена естественная вентиляция. Естественное движение воздуха в помещении происходит вследствие разности его плотностей, а также за счет разности давления наружного воздуха с наветренной и заветренной сторон здания.

Естественная вентиляция осуществляется через вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамуги зданий. Она позволяет подавать и удалять из помещений большие объемы воздуха без применения вентиляторов, вследствие этого она дешевле механических систем вентиляции. Естественная вентиляция является наиболее мощным средством удаления избыточного тепла из горячих цехов. Недостаток этой вентиляции – зависимость ее эффективности от температуры наружного воздуха, силы и направления ветра.

По характеру действия естественная вентиляция может быть регулируемой и нерегулируемой. Нерегулируемая естественная вентиляция(инфильтрация) осуществляется через неплотности строительных конструкций зда­ний — поры стен, перегородок, щели дверей, окон и пр. Организованный и управляемый воздухообмен за счет естественных при­родных сил (ветрового и теплового напоров) называется аэрацией (рисунок 2). Применение аэрации эффективно и экономически выгодно в горячих цехах. Например, для поддержания концентрации вредностей в пределах ПДК в кузнечном цехе на 1 т поковок требуется около 100 т чистого воздуха. Замена механической вентиляции аэрацией в этом случае позволяет сэкономить десятки тысяч кВт • ч электроэнергии. Однако следует помнить, что аэрация применима лишь при наличии определенных конструктивных особенностей здания и значительных тепловыделений.

В соответствии с СНБ 4.02.01-03 подачу приточного воздуха с помощью естественной вентиляции в теплый период года следует предусматривать на высоте не менее 0,3м. и не выше 1,8м., а в холодный период года – не менее 4 м от уровня пола. Общая площадь каналов для подачи воздуха через боковые световые проемы должна быть не менее 20% площади световых проемов, а фрамуги и жалюзи должны иметь устройства, обеспечивающие направление приточного воздуха вверх в холодный период года и вниз в теплый период года.

Движение воздуха за счет теплового напора основано на том, что теплый воздух внутри помещения имеет меньшую плотность, чем наружный более холодный воздух. За счет разной плотности наружного (более тяжелого) и внутреннего (более легкого) воздуха создается перепад давления Р (Па), который и обеспечивает движение воздуха.

где h – высота между серединами приточных и вытяжных проемов, м.;

ρ_н, ρ_в – плотности наружного воздуха и воздуха внутри помещения, кг/м³.

Величина теплового напора Р растет с увеличением высоты между осями приточных и вытяжных проемов h и разности температур наружного и внутреннего воздуха. Поэтому для регулирования аэрации здания нужно, чтобы оно имело приточные и вытяжные каналы.

Существуют специальные устройства – дефлекторы, которые устанавливают в верхней части вентиляционных каналов. С их помощью усиливают тягу. Поток ветра, обтекая дефлектор, создает в канале некоторое разрежение, за счет этого скорость движения воздуха по каналу увеличивается.

Принцип работы дефлектора основан на законе Бернулли. Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока, из-за возрастания скорости, то есть динамического давления, статическое давление падает. Ветер создает в нутрии кольцевой обечайки дефлектора отрицательное давление и за счет этого начинает работать вытяжная система.

Рисунок 2 – Схема дефлектора

1 – патрубок; 2 – диффузор; 3 – цилиндрическая обечайка; 4 — лапки для крепления зонта-колпака; 5 – зонт

Диаметр патрубка Д (м) дефлектора рассчитывают по формуле:

,

где - производительность дефлектора, м³/ч;

- скорость воздуха в патрубке дефлектора, м/с.

Производительность одного дефлектора (м³/ч) рассчитывают по формуле:

,

где заданный воздухообмен, м³/ч; п – количество устанавливаемых дефлекторов.

В приближенных расчетах обычно принимают:

=(0,2÷0,4)

Эффективность естественной вентиляции зависит от соблюдения правил ее эксплуатации. После монтажа элементов естественной вентиляции производят ее испытание. Для этого проверяют ее производительность в период, когда ветер в наибольшей степени способствует усилению воздухообмена и в период, когда влияние ветра минимально. При испытаниях открывают проемы или каналы на определенную величину, вычисляют общую площадь сечения открытых проемов и каналов , с помощью крыльчатого анемометра, установленного в середине проема или в центре сечения канала измеряют среднюю скорость V_ср. движения воздуха в проемах и каналах. Производительность вентиляции (м³/ч) рассчитывают по формуле:

, м³/ч

Общая длительность испытаний при устойчивом технологическом процессе в цехе должна составлять 1,5…2,0 ч.

К преимуществам естественной вентиляции относятся ее дешевизна, бесшумность, а к недостаткам – зависимость от температуры наружного воздуха и силы ветра, кроме того, ее нельзя использовать круглый год.

3. Искусственная (механическая) вентиляция производственных помещений