Расчет естественной вентиляции Расчет аэрации

Аэрацией называется естественная организованная вентиляция, осуществляемая в заранее рассчитанных объемах и регулируемая в соот­ветствии с внешними метеорологическими условиям. При аэрации воздух перемещается за счет действия гравитационных сил и ветра. Воздухообмен в помещении регулируют различной степенью открывания фрамуг (в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра).

Здание оборудуется двумя рядами оконных проемов с фрамугами. На крыше вентилируемого помещения устраиваются вытяжные аэрационные фонари с фрамугами. Наружный воздух, имеющий более низкую температуру и большую плотность, чем воздух внутри помещения, поступает через нижние проемы и, вытесняя воздух, находящийся в помещении, выходит наружу через проемы в фонаре здания.

В зимнее время поступление свежего воздуха осуществляется через проемы, расположенные на значительной высоте от пола. Высота принимается с таким расчетом, чтобы холодный наружный воздух, опускаясь до рабочей зоны успел достаточно нагреется за счет перемешивания с теплым воздухом помещения. Меняя положение створок, можно регулировать воздухообмен.

Открываемые проемы или окна производственных помещений, предназначенные для естественного притока воздуха в теплый период года, следует размещать, как правило, на высоте не более 1,8 м от пола или рабочей площадки до низа проема, а для притока воздуха в холодный период года — на высоте не менее 3,2 м. В жилых, общественных и административно-бытовых зданиях следует предусматривать открываемые форточки, фрамуги или другие устройства, предназначенные для подачи приточного воздуха.

Расчет аэрации обычно выпол­няют по одному из трех вариантов:

1) при действии разности плотности воздуха внутри цеха и вне его (теплового давления);

2) при действии ветра (ветрового давления);

3) при совместном действии теплового и ветрового давлений.

Рассмотрим наиболее простой первый случай. В здании цеха (рис.1.) вследствие тепловыделений воздух нагревается, и его плотность становится меньше плотности наружного холодного воздуха соответст­вующего наружной температуре t_н . Это обусловливает появление разности давлений. Эпюра разности давлений показана на рис. 1. На некоторой высоте помещения находится такая плоскость, в которой разность давлений равна нулю. Эту плоскость называют плоскостью равных давлений.

На уровне центра нижнего проема разность давлений, под действи­ем которого наружный воздух поступает в помещение,

где h₁ - расстояние от центра нижнего проема до плоскости равных давлений, м;

- средняя плотность воздуха в помещении, кг/м³, зави<><сящая ><от ><средней ><температуры ><воздуха ><в ><помещении ><t><_e>< ><_cp>< ><, ><°С:>

<>

t_рз<><>< ><и ><t_yx ><- ><температура ><воздуха ><соответственно ><в ><рабочей ><зоне ><и> <уходящего ><из ><помещения.>

<Температуру ><t><_рз>< ><принимают ><в ><соответствии ><с ><требованиями ><ГОСТ ><12.11.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96, ><а ><температуру ><уходящего ><из ><цеха ><воздуха ><определяют ><по ><фор­><муле:>

<где >< >< >< >< >< ><> <><><Δt ><- ><градиент ><изменения ><температур ><воздуха ><по ><высоте ><цеха, ><°С/м;>

<Н ><- ><расстояние ><от ><пола ><цеха ><до ><середины ><верхнего ><проема, ><м ><',>

<Z - ><высота ><рабочей ><зоны ><над ><полом, ><м.>

<На ><уровне ><центра ><верхнего ><проема ><существует ><избыточное ><давле­><ние ><Δр><₂>< ><под ><действием ><которого ><происходит ><вытяжка ><воздуха:>

<Δр>₂=h₂ q(p_н – р_в.ср),

<где ><h₂ ><- ><расстояние ><от ><центра ><верхнего ><проема ><до ><плоскости ><равных ><давле­><ний, ><м.>

<Сложив ><величины ><Δр>₁<>< ><и ><Δр>₂<>< ><получаем ><полное ><гравитационное ><давление, ><обусловливающее ><движение ><воздуха ><в ><помещении:>

Рис.1. Схема аэрации здания

<Конечной ><целью ><расчета ><аэрации ><является ><определение ><площади ><проемов, ><обеспечивающих ><требуемый ><воздухообмен.>

<Требуемый воздухообмен ><находится ><из ><условий ><изменения ><теплоизбытков ><до ><допустимого ><уровня. ><Пусть ><ве­><личина ><потребного ><воздухообмена ><составляет ><L (м><³>< ></ч). ><Тогда, ><подсчитав ><величину ><полного ><теплового ><давления >< ><р><_пол><, ><задаются ><внутренним ><избы><точным ><давлением ><на ><уровне ><центра ><нижнего ><проема , ><><которое ><прини­><мается ><обычно ><25...40 ><% ><от ><полного ><давления.>

<Затем ><определяют ><величину ><избыточного ><давления ><на ><уровне ><цен­><тра ><верхнего ><проема:>

Скорость воздуха в нижних проемах

Площадь нижних проемов

<где >< ><- ><коэффициент ><расхода, ><зависящий ><от ><конструкции ><створок ><и ><степени ><их ><раскрытия ><( ><=0,15...0,65). ><Ориентировочно ><можно ><принимать >< ><= ><0,63 ><sin ><, ><где ><><- ><угол ><поворота ><створки, ><град.>

<Аналогично ><находят ><скорость ><воздуха ><в ><верхних ><проемах>

и площадь <><><верхних ><проемов >< >< >< ><>

<>< ><Расчет ><аэрация ><с ><учетом ><действия ><ветра ><производят ><аналогично,>

<однако ><в ><этом ><случае ><полное ><давление ><равно ><сумме ><или ><разности ><теплового ><и ><ветрового ><давлений.>

<Динамическое ><давление ><(разрежение) ><ветра ><(Па) >< >< >< >< ><>

< ><>

<где ><v_в><>< ><- ><скорость ><ветра ><принимается ><no> <><данным ><метеорологических ><наблюдений ><(для ><Москвы> <>< ><=3,8...4,9 ><м/с; Иркутска =2,3…2,9 м/с; Братска =2,1..3,4; Санкт-Петербург =2,8…4,2м/с), >< >< >< >< >< >< ><>

<>< ><- ><аэродинамический ><коэффициент, ><зависящий ><от ><конфигурации> <здания ><и ><принимаемый ><в ><среднем ><для ><наветренной ><стороны ><здания >< ><= ><0,7...0,85, ><для ><заветренной ><стороны >< ><=(-3)...(-0,45).>

<С ><целью ><создания ><в ><цехах ><дополнительного ><разрежения ><за ><счет ><движения ><ветра ><на ><крышах ><устанавливают ><светоаэрационные ><фонари. ><При ><обдуве ><фонаря ><над ><ним ><и ><за ><ним ><создаются ><зоны ><отрицательного ><давления, ><способствующие ><вытяжке ><воздуха ><из ><цеха.>

<Пример ><>

<В ><цехе ><завода ><минеральной ><ваты ><с ><теплоизбытками ><аэрация ><применена ><для ><нормализации ><условий ><труда. ><Необходимый ><для ><этого ><воздухообмен ><составляет ><250000 ><м><³></ч. ><Расстояние ><от ><пола ><цеха ><до ><верхних ><проемов ><Н=12 ><м, ><расстояние ><между ><центрами ><нижних ><и ><верхних ><проемов ><h ><= ><10 м. ><Атмосферное ><давление ><равно ><99325 ><кПа. ><Наружная ><тем­><пература ><воздуха >t_н <><= ><20 ><°С, температура ><воздуха ><рабочей ><зоны Δ>t_р.з.< ><= ><25 ><°С, ><темпера­><турный ><градиент ><в ><цехе Δ><t = 1 ><°С/м.>

<Определить ><необходимую ><площадь ><нижних ><приточных ><и ><верхних ><вытяжных ><проемов.>

<Решение.>

<1. ><Определим ><температуру ><уходящего ><воздуха:>

<t><_yx>< ><= ><t><_pз>< ><+ ><Δt(Н ><- ><2) ><= ><25 ><+1(12 ><- ><2) ><= ><35°><С>

<2.>< ><Находим ><среднюю ><температуру ><воздуха ><в ><помещении:>

t_в.ср = (t_р.з + t_ух)/2 = (25+35)/2=30 ⁰С<>

<3.>< ><Плотности ><воздуха ><(кг/м><³><), ><соответствующие>

<р><_н>< ><=1,110; ><р><_в.ср>< ><=1,150; ><_Рух>< ><=1,130>

<4.>< ><Определим ><полное ><тепловое ><давление:>

< _noлн ><=hq( _н><>< ><-> _в.ср<) =10 - 9,81(1,170-1,150)=1,9б2 Па.>

<5.>< ><Примем ><избыточное ><тепловое ><давление ><на ><уровне ><центра ><нижне­><го ><проема ><равным ><30 ><% ><от ><величины ><полного ><давления:>

< >

<6.>< ><Определим ><избыточное ><давление ><на ><уровне ><центра ><верхнего ><про­><ема:>

<>< >

<7.>< ><Определим ><скорость ><воздуха ><в ><нижних ><проемах:>

V₁

<8.>< ><Находим >< >< ><требуемую >< >< ><площадь >< >< ><приточных >< >< ><проемов, >< >< ><при­><няв ><= ><0,5; = ><><250000/(3600 ><• ><0,5 ><• ><l)= ><138,9 ><м><²>< ><.>

<Принимаем ><S₁=140м><²><.>

<9.>< ><Подсчитаем ><скорость ><воздуха ><в ><верхних ><проемах:>

<><> =

<10. ><Определим ><площадь ><вытяжных ><проемов:>

<S><₂>< ><= ><L/(3600 ><><) ><= ><250000/(3600 ><• ><0,5 ><• ><1,55) ><= ><89,6м><²>

Принимаем S₂ = 90 м².