Аэрация (естественная вентиляция)

Воздухообмен в любых помещениях осуществляется следующими путями:

· через неплотности, щели и поры материала стен и покрытий. Это так называемая «инфильтрация». Она создаёт незначительный воздухообмен, а потому в качестве самостоятельного способа не учитывается;

· механическая, принудительная вентиляция, которая требует больших затрат электроэнергии; используется в зданиях с верхним освещением, где применены неоткрывающиеся фонари;

· с помощью кондиционеров, в помещениях, где требуется заданный температурно-влажностный режим.

· и, наконец, воздухообмен в производственных зданиях осуществляется организованным управляемым путём, но без постоянных затрат электроэнергии, а именно – аэрацией.

Аэрация позволяет: 1) удалять из производственных помещений вредные газы, аэрозоли, избытки тепла и влаги; 2) регулировать объёмы подаваемого воздуха.

Применяется аэрация, в основном, в горячих цехах (чугунолитейный, конверторный цехи и др.), где воздухообмен должен составлять миллионы м³ в час без специальной затраты энергии на эти цели.

Мы часто говорим, что надо бережливо относиться к природе, к ее ресурсам, И в то же время в условиях нарастающей индустриализации и урбанизации идет гигантское наступление на неё. Так, «например, только в одной Уфе в день, по подсчетам учёных, потребляется 31,5 тысяч тонн кислорода, 440 тысяч тонн чистой воды, 200 тысяч тонн пищи. А выделяет Уфа в год 28,5 тыс. тонн углекислого газа, 500 тысяч тонн сточных вод, 450 тысяч тонн окиси углерода, 15.000 тонн пыли, до 500 тысяч тонн различных химических веществ. Такова статистика». Данные взяты из статьи бывшего министра лесного хозяйства РБ М. Абдулова «Если бы деревья умели говорить»; «Вечерняя Уфа» от 11 апреля 2000 г.

Вот вам ещё примеры:

· а) чтобы получить 1 кг хлопка нужно затратить 2 тонны воды. А сколько чистой воды «выпивает» наша химия, нефтехимия.

· б) в мартеновском цехе при выплавке одной тонны стали выделяется в помещение более 700000 ккал тепла. Чтобы для работающих в этом цехе людей создать нормальную температуру, необходимо большую часть этого тепла удалить вентиляционным воздухом (т.е. аэрацией). Надо пропустить через цех около 100 тонн воздуха на одну тонну стали.

Аэрация одноэтажных промышленных зданий обеспечивается через специальные отверстия (проёмы), расположенные:

· 1) приточные, в нижней части стен (створки окон, жалюзийные решетки);

· 2) вытяжные, как правило, в покрытии (там, где устраивают фонари).

Воздухообмен происходит вследствие разности давлений внутри и снаружи здания (из-за разности t_Н и t_ВНУТР воздуха). А также под воздействием ветра на ограждающие конструкции здания (то есть на стены и покрытия), как показано на рисунке 4.1.

Существенно влияет на аэрацию ветер, создавая за зданием и у выступающих углов завихрения, сопровождающиеся появлением в этих местах разряжения, то есть отрицательного давления (знак «-» на рисунке 4.1). При этом наветренная сторона здания испытывает напор или положительное давление (знак «+» на рисунке 4.1).

Расположение приточных отверстий в местах положительных давлений (знак «+»), а вытяжных – в местах отрицательных давлений (знак «-») значительно увеличивает воздухообмен (мы же говорили, что это «управляемый процесс»).

Рисунок 4.1 – Схема воздействий ветра на ограждающие конструкции здания

Какие факторы влияют на «активность» аэрации?

· 1) тепловой перепад равен разности t_Н и t_ВНУТР воздуха;

· 2) высотный перепад равен разности уровней расположения приточных и вытяжных отверстий.

Каким образом осуществляется аэрация летом?

Рассмотрим это на схеме поперечного разреза однопролётного, одноэтажного промышленного здания, приведенного на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Схема поперечного разреза однопролётного, одноэтажного промышленного здания

Итак, в летний период t_Н ≈ t_ВНУТР «работает» высота – то есть высотный перепад. Этот перепад можно увеличить, открывая самые нижние приточные проёмы для притока свежего, чистого воздуха. И одновременно открывая наиболее высокие проёмы (отверстия, и т.п.) для удаления, выхода из помещения загрязнённого воздуха. Для показа на приведённой схеме аэрации летом нарисованы тонкие сплошные линии, идущие от входных, приточных отверстий к вытяжным (на покрытии, на кровле).

Как идёт аэрация зимой? В этот период года велик тепловой перепад: t_Н < t_ВНУТР И аэрация происходит при малом высотном перепаде (на рисунке 4.2 Δh_зимн); показано пунктирными линиями.

Обязательное условие аэрации – равенство площадей приточных и вытяжных отверстий. Или приточные «дыры» (проёмы, створки и т.д.) должны быть несколько большей площади, чем вытяжные. Это последняя мера нужна для того, чтобы не было «опрокидывания тяги».

Для того, чтобы аэрация промышленных зданий, в которых размещены горячие цехи, была достаточно эффективной, продольная ось фонарей должна быть перпендикулярна к направлению ветров, господствующих (преобладающих) в летние месяцы. Это показано на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 – Схема направления ветра по отношению к фонарям

Добавим к этому информацию о том, что розы ветров бывают: летняя, зимняя, среднегодовая по повторяемости (частоте); а также летняя, зимняя и среднегодовая по скорости – в зависимости от целей использования той или иной «розы ветров».

При проектировании промышленных зданий, в случаях необходимости, применяют так называемый «активный аэрационный профиль». Что это такое? чем вызвано?

Рассмотрим схему поперечного разреза одноэтажного многопролетного здания, приведенного на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 – Схема поперечного разреза одноэтажного многопролетного здания

Из анализа приведённой схемы могут вытекать следующие наблюдения:

· в многопролётных зданиях, где пролёты одинаковой высоты, а ширина общая более 100м, – аэрация затруднена;

· воздух через приточные проёмы левого крайнего пролёта достигает глубины 40-50м, не более (нет сильного притока из-за сплошных перегородок до уровня покрытия; от пристроенных слева бытовок, уменьшающих площадь приточных проёмов);

· отсюда видно, что в зданиях шириной более 100м фонари средних пролётов №3, №4 и №5, на рисунке 4.4 работают неустойчиво. Воздухообмен неудовлетворительный.

Для улучшения аэрации таких широких промышленных зданий этим корпусам иногда придают активный профиль путём чередования низких и высоких пролётов, как показано на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 – Активный профиль промышленного здания

Фонари высоких пролётов работают на вытяжку, а фонари низких пролётов – на приток свежего воздуха.

Показанное на рисунке 4.5, расстояние 24-40 м обеспечивает проветриваемость межфонарного пространства, позволяет исключить попадание в цехи загрязнённого воздуха через фонари низких пролётов.

Методы расчёта аэрации излагаются в дисциплине «Отопление и вентиляция».

Дата добавления: 2013-12-12