2.3.2. Естественная вентиляция

Естественная вентиляция в помещениях происходит в результате теплового и ветрового напоров. Тепловой напор обусловлен разницей температур, а значит и плотностей внутреннего и наружного воздуха. Ветровой напор обусловлен тем, что при обдуве ветром здания, с его наветренной стороны образуется повышенное давление, а с подветренной – разрежение.

Естественная вентиляция может быть неорганизованной и организованной. При неорганизованной вентиляции неизвестны объёмы воздуха, которые поступают и удаляются из помещения, а сам воздухообмен зависит от случайных факторов (направления и силы ветра, температуры наружного и внутреннего воздуха). Неорганизованная естественная вентиляция включает инфильтрацию – просачивание воздуха через неплотности в стенах, дверях, перекрытиях и проветривание, которое осуществляется при открывании окон и форточек.

Организованная естественная вентиляция называется аэрацией. Для аэрации в стенах здания делают отверстия для поступления наружного воздуха, а на крыше или в верхней части здания устанавливают специальные устройства (фонари) для удаления отработанного воздуха.

Естественная вентиляция в здании происходит за счёт разности плотности воздуха снаружи и внутри помещений (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Распределение давления воздуха в помещении при естественной вентиляции

В помещении температура выше чемснаружи, следовательно плотность воздуха внутри помещенияменьше плотности наружного воздуха. Причём плоскость равных давлений находится примерно на середине высоты цеха. Условно примем, что давление на уровне плоскости равных давлений и в окружающей атмосфере равно нулю. Тогда вес столба воздуха высотойот центра открытых проёмов до плоскости равных давлений равен, а в окружающей среде. Следовательно, на оси нижних проёмов создаётся давление. На оси верхних проёмов соответственно.

Таким образом, под влиянием разности давлений в помещении возникают воздухообмен с поступлением воздуха через нижние проёмы и удалением через фонари.

Общее давление носит название теплового напора:

. (2.2)

Скорость движения воздуха в проёме определим по формуле

, (2.3)

где – разность давлений внутри здания и вне его;– плотность воздуха, кг/м³.

Объём воздуха , проходящий через проём, определим по формуле:

, м³/ч, (2.4)

где – площадь проёма, м²; – коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок, .

Необходимые площади приточных и вытяжныхаэрационных отверстий, обеспечивающих нужный воздухообмен, определяются по формулам:

, (2.5)

, (2.6)

где и– необходимое количество (по массе) поступающего и удаляемого из помещения воздуха, кг/час;и– плотности наружного и внутреннего воздуха, кг/м³; и– расстояние от центра соответственно нижнего (приточного) и верхнего (вытяжного) отверстия до нейтральной зоны, м;– ускорение свободного падения, 9,8 м/с².

Для увеличения естественной тяги за счёт энергии ветра над вытяжным каналом часто устанавливают специальную насадку, которая получила название дефлектор (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Дефлектор

Действие дефлектора основано на том, что при его обтекании ветром приблизительно на поверхности насадки образуется разрежение, вследствие чего в вытяжном канале увеличивается тяга.

Дефлекторы необходимо располагать на наивысших участках кровли, выше конька крыши, в зоне эффективного действия ветра.

Преимуществом естественной вентиляции является её дешевизна и простота эксплуатации. Основной её недостаток в том, что воздух поступает в помещение без предварительной очистки, а удаляемый отработанный воздух также не очищается и загрязняет окружающую среду.