Задача 1

Оцінити ефективність природної вентиляції приміщення економічного відділу.

Вихідні дані наведені у таблиці 1.

Таблиця 1 – Вихідні дані

Показник
Габарити приміщення:
довжина	7,2
ширина	5,0
висота	3,2
Кількість працюючих	3
Розмір кватирки,	0,24
Розмір дверей	1,68
Висота від центру дверей до центру кватирки, м	1,7

Щоб оцінити ефективність природної вентиляції потрібно порівняти фактичний повітрообмін з необхідним.

Для початку розрахуємо об’єм робочого приміщення:

Тепер розрахуємо об’єм робочого приміщення, що припадає на одного працюючого:

Якщо об’єм робочого приміщення, що припадає на кожного працюючого, менше 20 м³, необхідний повітрообмін повинен складати не менше L' = 30 м³/год на одну особу. При об’ємі 20 м³ і більше на одного процюючого повітрообмін повинен складати не менше L' = 20 м³/год. При об’ємі 40 м³ і більше на одного працюючого за наявності в приміщенні вікон та дверей повітрообмін не лімітується.

Таким чином, необхідний повітрообмін L_н обчислюється за формулою

, м³/год, (1)

де n - кількість працюючих;

- необхідний повітрообмін на одну особу.

,

Фактичний повітрообмін у відділі здійснюється за допомогою природної вентиляції як неорганізовано – через різні нещільності у віконних і дверних прорізах, так і організовано - через кватирку у віконному прорізі.

Фактичний повітрообмін L_ф, м³/год, обчислюється за формулою

, (2)

де F_кв - площа кватирки, через яку буде виходити повітря, м²;

V_п - швидкість виходу повітря через кватирку, м/с. Її можна розрахувати за формулою

, (3)

де g - прискорення вільного падіння, g =9,8 м/с;

∆Н₂ - тепловий напір, під дією якого буде виходити повітря з кватирки, кг/м²:

, (4)

де h₂ - висота від площини рівних тисків до центру кватирки (рис. 1.1).

Її можна визначити з наступного співвідношення: відстані від площини рівних тисків до центрів нижніх і верхніх прорізів відповідно h₁ та h₂, обернено пропорційні квадратам площ цих прорізів S_дв та F_кв, тобто

. (5)

З геометричних розмірів приміщення h₁+h₂=h,

де h – висота між центрами нижніх та верхніх прорізів.

Таким чином, з системи двох рівнянь з двома невідомими знаходимо h₂.

Вирішивши систему рівнянь (6) з 2-ма невідомими знайдемо та .

(6)

Таким чином отримали наступні значення: =0,21 м, =1,49 м.

γ_з та γ_вн - відповідно об'ємна вага повітря зовні та всередині приміщення, кГс/м³.

Рис. 1.1 – Схема розрахунку природної вентиляції

Об'ємна вага повітря визначається за формулою

, (7)

де Р_б - барометричний тиск, мм рт.ст., в розрахунках береться таким: Р_б = 750 мм рт.ст.;

Т - температура повітря у градусах Кельвіна.

Для економічного відділу, в якому виконується легка робота відповідно до ГОСТу 12.1.005-88 для теплого періоду року, температура повітря повинна бути не вище +28˚С, або T=301 К, для холодного періоду року відповідно t=17˚С, або T=290 К.

Для повітря зовні приміщення температура визначається за СНиП 2.04.05-91:

для теплого періоду: t = 24˚С, T = 297 К;

для холодного періоду: t = -11˚С, T = 262 К.

Таким чином, об’ємна вага повітря всередині приміщення буде дорівнювати:

кГс/м³

об’ємна вага повітря зовні приміщення:

кГс/м³

Тепер використовуючи формулу 4, розрахуємо тепловий напір, під дією якого буде виходити повітря з кватирки:

кг/м²

Далі розрахуємо швидкість виходу повітря через кватирку, використовуючи формулу 3:

м/с

Таким чином, фактичний повітрообмін буде дорівнювати:

м³/год

Отже, визначивши фактичний повітрообмін і порівнявши його з необхідним, можна зробити висновок, що природна вентиляція у відділі є ефективною. Однак, фактичний повітрообмін значно перевищує необхідний, так як L_ф набагато більше L_н. Розрахунки проводилася для холодного періоду, тому значна різниця між фактичним і необхідним повітрообміном може викликати переохолодження працюючих. У даному випадку можна рекомендувати скорочення часу провітрювання приміщення пропорційно перевищенню фактичного повітрообміну над необхідним. Фактичний повітрообмін складає 768,96 м³/год або 60 хв. Таким чином, необхідні 60 м³ можна досягти за хвилин.

Отже, для ефективної роботи природної вентиляції достатньо провітрювати дане приміщення протягом 4,68 хвилин.