11. Природна вентиляція виробничих приміщень. Аерація. Призначення, причини виникнення, область застосування, достоїнства і недоліки аерації. Порядок проектування аерації.

При естественной вентиляции воздухообмен происходит под действием теплового или ветрового напора без воздуховодов и вентиляторов, а также без предварительной обработки входящего в помещение воздуха

Естественная вентиляция может быть неорганизованной и организованной. 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. Для регулирования поступления и удаления воздуха предусматривается перекрытие на необходимую величину аэрационных отверстий и фонарей. Это особенно важно в холодный период года.

Преимущества естественной вентиляции :

- простота эксплуатации

- аэрация позволяет организовать воздухообмен большого объема (до нескольких миллионов м3/ч воздуха) без вентиляторов и воздуховодов, что значительно дешевле механической вентиляции.

- аэрация работает без шумовых эффектов в отличии от механической.

Однако аэрация имеет недостатки:

- зависимость воздухообмена от температуры наружного воздуха (поэтому летом аэрация может не обеспечивать необходимый воздухообмен);

- невозможность обработки входящего воздуха.

Распределение давления воздуха в производственном здании по его высоте при естественной вентиляции (аэрации) :

На уровне оси нижних приточных окон возникает разность давлений, обусловленных различной плотностью наружного и внутреннего столбов воздуха, из-за которой воздух поступает в помещение.

Р₁ = h₁g(_н - _в), Па

На уровне вытяжных окон разность давлений обусловливает движение воздуха из помещения в атмосферу

Р₂ = h₂g(_н - _в), Па

Следовательно, под влиянием разности давлений возникает воздухообмен с поступлением воздуха через нижние приточные окна и удалением воздуха через верхние вытяжные окна.

Порядок проектування аерації наступний:

1. Определяем необходимый воздухообмен L по зависимостям

2. Задаемся площадью приточных окон F1 из конструктивных соображений, зная длину дома и высоту приточных окон.

3. Определяем скорость движения воздуха в приточных окнах , м/с

где L - необходимый воздухообмен, м3/с;

F1 - площадь приточных окон, м2;

μ - коэффициент расхода, учитывающий конструкцию окон и угол их открытия; обычно принимают

4. Определяем температуру воздуха на выходе из приточных окон или по зависимости

, ˚C

5. Находим среднюю температуру воздуха в помещении , ˚C

где tр.з - допустимая температура воздуха в рабочей зоне

6. По справочным данным находим плотность наружного воздуха ρп по температуре tп и плотность воздуха в помещении ρср по температуре tср.

7. Находим тепловой напор ∆Рт.

8. Определяем разницу давлений на уровне приточных окон по зависимости

, Па

9. Определяем разницу давлений на уровне вытяжных окон по зависимости

, Па

10. Определяем скорость движения воздуха в вытяжных окнах по зависимости

, м/с

11. Определяем площадь вытяжных окон по зависимости

Таким образом, определив площади приточных (F1) и вытяжных (F2) окон, завершили расчет аэрации. , м²

12. Порядок проектування загальнообмінної механічної вентиляції при підвищеній температурі повітря робочої зони, а також для зниження концентрації пилу або шкідливих речовин у повітрі робочої зони виробничих цехів.

При механической вентиляции воздух подается в помещение и удаляется из помещения при помощи вентиляторов и воздуховодов, при этом возможна обработка входящего приточного воздуха (т.е. очистка от пыли и вредных веществ, его охлаждения, нагрева, увлажнения и т.п.).При общеобменной вентиляции имеются специальные устройства для подачи чистого и свежего воздуха, а также для удаления загрязненного. Размеры этих устройств необходимо определить при проектировании вентиляции.

Выделение тепла от наружных поверхностей оборудования рассчитывается:

где Q – количество тепла, выделяющегося в помещении, Дж/с;

 – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К);

F_т – площадь теплоотдающей поверхности оборудования, м²;

t_н – наружная температура стенки оборудования, С;

t_о – температура окружающего воздуха, С.

При испарении вредных веществ с открытых поверхностей

G = WF_и, кг/с

где G – масса вредных веществ, выделяющихся в помещении, кг/с;

W – интенсивность испарения веществ с поверхности, кг/(см²);

F_и – площадь испарения, м².

При выделении вредных веществ в производственном помещении определяют необходимый воздухообмен исходя из равенства массы вредностей в помещении и в удаляемом из помещения воздухе. Это условие можно представить в виде материального баланса G + Lq_пр = Lq_уд,

где G – масса вредных веществ, выделяющихся в помещении, мг/ч;

L – необходимый воздухообмен, м³/ч;

q_пр, – концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м³;

q_уд, – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м³.

Тогда м³/ч

Для обеспечения санитарных норм в помещении принимают q_уд = q_ПДК,

где q_ПДК – предельно-допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (по ГОСТ 12.1.005-88), мг/ м³.

Поэтому

м³/ч

Если наружный воздух не содержит вредностей, то

мг/м³

При выделении тепла в производственном помещении определяют необходимый воздухообмен исходя из равенства выделяемого тепла в помещении и удаляемого вентиляцией.

Это условие можно представить в виде теплового баланса

cmt_пр + Q_изб = cmt_уд,

где c – теплоемкость воздуха, кДж/(кгК);

m – масса воздуха, подаваемого в помещение, кг/ч;

Q_изб, – избыточное количество тепла, т.е. разность между его приходом и уходом, кДж/ч;

t_пр и t_уд – соответственно температура приточного и удаляемого воздуха, С.

Решая уравнение, получим

кг/ч

Учитывая соотношение между массой воздуха и объемом

кг/м³

получим

м³/ч

где _п – плотность приточного воздуха, кг/м³.

В связи с тем, что общеобменная вентиляция должна обеспечить допустимую температуру воздуха на рабочих места, имеем

t_уд = t_р.з. + t(H – 2),

где t_р.з. – допустимая температура воздуха в рабочей зоне в соответствии с ГОСТом, С;

H – высота производственного помещения, м;

t – температурный градиент по высоте помещения, С/м;

2 – высота рабочей зоны, м.

Необходимая мощность электродвигателя определяется по формуле

, КВт

Общеобменная вентиляция обеспечивает создание необходимого микроклимата и чистоту воздушной среды во всем объеме рабочей зоны помещения. Она применяется для удаления избыточного тепла при отсутствии значительных токсических выделений, а также в случаях, когда характер технологического процесса и особенности производственного оборудования исключают возможность использования местной вытяжной вентиляции.