Тема №5

Природна вентиляція, її ефективність. Кратність повітрообміну

3,4 Природна вентиляція приміщень зумовлена різницею темпера­тур зовнішнього і внутрішнього повітря. Для посилення природної вентиляції проводять провітрювання приміщень через вікна, ква­тирки, фрамуги. Особливої уваги в цьому плані заслуговують, пере­важно в холодну пору року, фрамуги, їх влаштовують у верхній частині вікна і відкривають всередину під кутом 30-45°. Зовнішнє холодне повітря йде спочатку вгору до стелі, потім, змішуючись з повітрям приміщення і нагріваючись, опускається вниз. Кватирки в житлових приміщеннях роблять розміром не менше 0,3 м².

На чистоту повітря в житлових приміщеннях впливають кількість людей, які знаходяться в приміщенні, інтенсивність вико­нуваної ними роботи, температура внутрішніх приміщень. Різно­манітні побутові процеси - приготування їжі, прання білизни, опа­лювання печей тощо також призводять до погіршення якості по­вітря. Крім цього, істотним джерелом забруднення є тютюновий дим, в якому містяться продукти повного і неповного згоряння, а також сухої перегонки тютюну і паперу: оксид вуглецю, ціанисті сполуки, метиловий спирт, нікотин, кадмій тощо. При спалюванні 1 г тютюну в цигарках в повітря надходить 20-80 см³ оксиду вугле­цю, а при спалюванні в люльці - від 53 до 109 см³.

Одним із важливих заходів щодо збереження чистоти повітря в житлах є вентиляція, тобто заміна забрудненого повітря чистим, атмосферним. Вентиляцію (повітрообмін) характеризують вентиля­ційний об'єм і кратність повітрообміну.  Вентиляційний об'єм - це кількість повітря (в м³), яке надхо­дить у приміщення протягом 1 години. Він складається з інфільтра­ційного і вентиляційного повітр'я. Інфільтрація - це проникнення повітря через стіни, пори будівельних матеріалів, щілини в буді­вельних конструкціях тощо. Найбільш повітропроникними є шлакоблокові, керамзитобетонні, цегляні, дерев'яні стіни. Найменш повітропроникними - гранітні, мармурові. Другою складовою час­тиною вентиляційного об'єму є повітря, яке надходить у приміщен­ня через спеціально передбачені для цього вентиляційні пристрої: кватирки, фрамуги, вікна, вентиляційні канали.

Відношення вентиляційного об'єму до об'єму приміщення ха­рактеризує інтенсивність вентиляції.

Кратність повітрообміну — це показник, який показує, скільки разів протягом години змінюється повітря в приміщенні. Враховуючи виділення діоксиду вуглецю людиною в спокої, вчені підрахували, що мінімальний об'єм венти­ляції на одну людину в житлових приміщеннях повинен бути не меншим ЗО м³ за 1 годину. Оптимальні ж умови повітряного середо­вища для людини, що фізично працює, забезпечуються при об'ємі вентиляції 80-120 м³/год.  Коефіцієнт аерації (відношен­ня площі підлоги до площі кватирки) повинен бути не меншим 1:50.

Найкращий ефект природної вен­тиляції досягається при наскрізному провітрюванні, коли вікна розкриті на протилежних сторонах будинку. При цьому кратність повітрообміну може досягати 25-100 разів на годину. На інтенсивність вентиляції також впли­ває різниця температур зовні і всере­дині приміщення, сила і напрямок вітру. Вітровий тиск з однієї сторони "заганяє" з допомогою інфільтрації повітря через пори і нещільності будівельного матеріалу і будівельних конструкцій, а з протилежної (підвітряної) "відсмоктує" його із приміщення.

  Рис. Фрамуга

До засобів, які посилюють природну вентиляцію, відносять внут-рішньостінні вентиляційні канали. У житлових квартирах їх дореч­но влаштовувати у всіх приміщеннях, особливо на кухні, у ванній, туалеті. Істотним недоліком природної вентиляції є її нерівномірність, тому радикально покращити повітрообмін можна штучною венти­ляцією. Особливо це стосується кухні або приміщення, де трива­лий час знаходиться велика кількість людей.

Для забезпечення нормальних умов проживання і трудової діяль­ності необхідно, щоб концентрація діоксиду вуглецю (СО₂) в при­міщенні не перевищувала 0,1 % (1 л/м³). З цією метою кількість вентиляційного повітря на одну людину повинна становити (в м³/год): в житлових приміщеннях - 40-75; аудиторіях, театрах - 20-30; службових приміщеннях — 20-42; класах - 12-30; лікарняних пала­тах для дорослих - 60-75; палатах для дітей - 35; майстернях - 70; убиральнях - 60-100; кухнях - 200-300.

Обмін повітря в житлових приміщеннях не повинен перевищу­вати 2-3 об'ємів приміщення за 1 годину, інакше буде відчуватися протяг, у вбиральнях - 4-5 об'ємів.

Показником ефективності вентиляції приміщень є кратність повітрообміну — це число, яке показує, скільки разів упродовж однієї години повітря в приміщенні замінюється зовнішнім.  З цією метою необхідно дізнатись, скільки повітря витягуєть­ся, чи потрапляє в приміщення через вентиляційний отвір протя­гом 1 години.

За допомогою анемометра визначають швидкість руху повітря.

Спочатку визначають площу вентиляційного отвору, для чого вимірюють розміри сторін (якщо отвір прямокутний) або діаметр (якщо отвір круглий). Пізніше, помноживши площу вентиляційно­го отвору на швидкість руху повітря і на час вентиляції, знаходять вентиляційний об'ємповітря.

Розрахунок проводять за формулою: V = ахвхЗбОО,

де а — площа вентиляційного отвору (в м²), в — швидкість руху повітря (в м/с), 3600 - перерахунок години на секунди.

Розділивши величину вентиляційного об'єму повітря на куба­туру приміщення (в м³), одержують кратність обміну повітря.

Доросла людина у стані спокою протягом години видихає 22,6 л вуглекислоти (діоксиду вуглецю), тим самим збільшуючи його концентрацію в повітрі приміщення. Чим інтенсивніша робота, тим більше вуглекислоти видихає людина (до 30-40 л/год).

Знаючи концентрацію вуглекислоти в атмосферному повітрі (0,4 л/м³), допустиму концентрацію вуглекислоти в повітрі (1 л/м³), можна розрахувати необхідний об'єм повітря на одну людину, або кубатуру приміщення.

Розрахунок проводять за формулою: X = А/а-а,

де X - необхідний об'єм повітря (в м³/год) на одну людину (кубатура приміщення), А - кількість видихуваної вуглекислоти однією дорослою людиною (22,6 л), а - допустима концентрація СО₂ в приміщенні (1 л/м³), а_[ — вміст СО₂ в атмосферному повітрі (0,4 л/м³).

Розрахувавши, одержимо:

Х = 22,6/1,0-0,4 = 37,7м³,

де 37,7 м³ — це та кількість повітря, яка необхідна одній лю­дині протягом години, або кубатура приміщення при відсутності вентиляції, щоб концентрація СО₂ не перевищувала допустиму ве­личину - 0,1 % (тобто 1 л/м³).

На основі цієї величини можна розрахувати і необхідну жит­лову площу на одну людину, розділивши необхідний об'єм на висо­ту приміщення (в середньому 3 м):

S = 37,7 м³/3 м = 12,5 м².  Якщо врахувати кратність вентиляції за рахунок інфільтрації (1,5 раза), то житлова площа на 1 людину може бути зменшена (12,5 : 1,5 = 8,4м²) до 9 м².

Види вентиляції

1. Вентиляція як засіб захисту повітряного середовища виробничих приміщень

Вентиляція (від лат. ventilatio - провітрювання) — регульований повітрообмін у приміщенні, сприятливий для людини; а також сукупність технічних засобів, що забезпечують такий повітрообмін.

Інакше кажучи, вентиляція – це комплекс заходів і засобів, що використовуються під час організації повітрообміну для забезпечення необхідного стану повітряного середовища на виробничих приміщеннях згідно з будівельними нормами.

До виробничих приміщень відносяться: підприємства легкої, харчової, м'ясної, рибної і молочної промисловості, лікувальні установи, станції технічного обслуговування, майстерні, гаражі, виставкові павільйони, склади, спортзали, теплиці, тваринницькі і сільськогосподарські комплекси, будинки для точних виробництв і електроніки, а також їхні окремі ділянки тощо.

Вентиляція призначена для забезпечення необхідної чистоти, температури, вологості і рухливості повітря. Ці вимоги визначаються санітарними нормативами: наявність шкідливих речовин у повітрі (гази, пари, пил) обмежується гранично припустимими (нешкідливими для здоров'я людей) концентраціями, а температура, вологість і рухливість повітря встановлюються залежно від умов, необхідних для найбільш сприятливого самопочуття людини. Для багатьох виробничих приміщень чистота повітря, його температура і вологість визначаються також особливостями технологічного процесу. У ряді випадків температура і вологість повітря в приміщеннях повинні відповідати умовам найкращого зберігання предметів, що знаходяться в них, і матеріалів (фондосховища музеїв, архіви, склади), устаткування, а також будівельних конструкцій.

При забрудненні повітряного середовища (наприклад, вихлопними газами автомобільного транспорту, промисловими викидами та інше) шкідливі речовини можуть потрапляти до приміщень із зовнішнім повітрям. Вони підлягають виведенню за допомогою вентиляції.

Зменшення виділення шкідливих речовин, надлишків тепла і вологи - істотний чинник поліпшення стану повітряного середовища у виробничих приміщеннях, воно створює також більш сприятливі умови для дії вентиляції.

Вентиляцію характеризують об’єм і кратність повітрообміну. Об'ємом вентиляції називають кількість повітря (у куб. м), що надходить до приміщень протягом години. Мінімальна норма надходження зовнішнього повітря до приміщень - 30 куб. м/г. Кратність повітрообміну означає, скільки разів протягом години змінюється повітря в приміщенні. При кратності повітрообміну менше 0,5 в годину людина відчуває духоту в приміщенні.

Завданням вентиляції є забезпечення чистоти повітря в заданих метеорологічних умовах на виробничих приміщеннях. Вентиляція досягається виведенням забрудненого або нагрітого повітря з приміщення і подачею до нього свіжого повітря.

2. Класифікація систем вентиляції

У звичайних приміщеннях повітрообмін відбувається через відкриті двері та вікна, а також щілини. Такий повітрообмін називають неорганізованим. Під організованим повітрообміном, тобто тим, що регулюється, розуміють - систему вентиляції.

Системи вентиляції призначені для виведення шкідливих речовин, що утворюються на виробничому приміщенні, - вуглекислого газу, пилу тощо і припливу свіжого повітря, тобто, для підтримки допустимих метеорологічних параметрів.

Системи вентиляції варто встановлювати так, щоб ні тепле, ні холодне повітря не було направлено на людей. На виробництві рекомендується створювати динамічний клімат із визначеними перепадами показників. Температура повітря на поверхні підлоги і на рівні голови не повинна відрізнятися більше, ніж на 5 градусів. Основним параметром, що визначає характеристики вентиляційної системи, є кратність обміну, тобто скільки разів за годину зміниться повітря в приміщенні.

Основними характеристиками вентиляційних систем є:

- продуктивність потоку повітря: десятки - тисячі куб. м/г;

- напір повітря або статичний тиск (кПа);

- потужність калорифера (необхідна для підігріву вуличного повітря в зимовий період): одиниці - сотні кВт;

- рівень шуму (дБ).

Вибір конкретних параметрів залежить від розміру, розташування і призначення виробничих приміщень, що вентилюються, кількості людей, що там знаходяться.