Естественная вентиляция

          Естественная вентиляция

         При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется из-за разницы давления снаружи и внутри здания. Под неорганизованной естественной системой вентиляции понимается воздухообмен в помещении, происходящий за счет разности давлений внутреннего и наружного воздуха и действий ветра через неплотности ограждающих конструкций, а также при открывании форточек, фрамуг и дверей.Организованной естественной вентиляцией называется воздухообмен, происходящий за счет разности давлений внутреннего и наружного воздуха, но через специально устроенные приточные и вытяжные проемы, степень открытия которых регулируется.

           Внутри промышленного здания температура обычно выше наружной температуры, так как работа машин, станков, производственной аппаратуры и пр. связана с выделением тепла.
Особенно много тепла выделяется в цехах от производственного оборудования (печей, сушилок, горячего или расплавленного металла и т. п.).
Чтобы обеспечить выполнение требований санитарных норм к метеорологическим условиям в производственных помещениях, отопление необходимо проектировать для совместного действия с вентиляцией и с учетом тепловыделений от технологических процессов и расходуемой энергии.
При естественной вентиляции наружный воздух подается в помещение без подогрева, и поэтому в холодные периоды года аэрация может осуществляться только в производствах, где имеются большие избытки тепла, т. е. в горячих цехах. Горячие цехи характеризуются количеством тепловыделений на 1 м3 внутреннего объема помещения в час.
Например, в литейных (немеханизированных) тепловыделение достигает 40 ккал/м3 в час; в заливке конвейерных литейных — до 80 ккал/м3 в час; в помещении выбивки конвейерных литейных — до 120 ккал/м3 в час; в штамповочных кузницах отечественных автотракторных заводов — 200 — 300 ккал/м3 в час; в термических — 60 — 120 ккал/м3 в час и т. д.
Сколько же нужно вводить в здание свежего воздуха при наличии избытка тепла? Чтобы воздух в рабочей зоне для таких производств перегревался не больше чем на 5° выше наружной температуры (как это допускают существующие нормы для летних условий), в здании с тепловыми избытками в 100 кал на 1 м3 нужно сменять воздух 25 — 30 раз в час. Для предварительных соображений по проектированию аэрации можно пользоваться следующими данными.
Для обеспечения в летнее время метеорологических условий в рабочей зоне горячих цехов (например, кузниц, мартеновских, прокатных и т. п.), требуемых санитарными нормами (т. е. чтобы температура в рабочей зоне была не выше чем на 5° наружной), нужно на каждый миллион калорий тепла, выделяющегося в цех, вводить 220 000 м3 наружного воздуха в час. Для получения нужного эффекта от такого естественного воздухообмена (аэрации) необходимо также, чтобы общая площадь всех открытых приточных отверстий (окон, ворот, дверей) была примерно вдвое больше площади открытых вытяжных отверстий (в фонаре, шахтах или окон в верхней части здания). Для пропуска этого юъема воздуха за счет естественных сил природы нужно открыть фонаре —40—50 м2 аэрационных отверстий, а в стенах, на уровне и от земли, нужно открыть приточные отверстия с общей площадью для прохода воздуха 75 — 100 м2.
Зимой побуждение естественного воздухообмена значительно увеличивается (разность температуры в цехе и на улице зимой возрастает в 3 и больше раз) и потребная площадь вытяжных и приточных аэрационных отверстий уменьшается. При той же величине тепловыделений зимой в фонаре нужно открыть 15—20 м2 створных переплетов, а в приточных отверстиях (в стенах на высоте 4—5 м от пола) 10—15 м2 открывающихся створных переплетов. Для других количеств выделяющегося в цехе тепла количество вентиляционного воздуха и требуемые площади открытых аэрационных отверстий пропорционально изменяются.
Фонари со стороны ветра надо держать закрытыми, иначе наружный воздух будет входить в фонарь и мешать нагретому (и загрязненному) воздуху выходить из цеха наружу через другую сторону фонаря.
Летом открываются приточные отверстия, расположенные в самой нижней части стен здания (на высоте 1—3 м от пола). Со стороны ветра площадь открытых приточных отверстий должна быть в 2—3 раза меньше, чем с заветренной стороны, иначе в цехе образуется сквозняк (сквозное проветривание нижней зоны).
Зимой необходимо поступающий в цех холодный наружный воздух подогревать за счет избытка тепла, образующегося в цехе. Это достигается путем хорошего перемешивания холодного воздуха, поступающего в цех, с внутренним воздухом помещения. Чтобы наружный воздух хорошо перемешивался с внутренним и поступал в зону нахождения рабочих достаточно подогретым, его вводят через отверстия, расположенные на высоте 4—5 м от пола. При таком размещении приточных отверстий поступающий приточный воздух пройдет в цехе достаточное расстояние до рабочих мест и хорошо смешается с нагретым воздухом цеха.
Для более широкого внедрения естественной вентиляции в промышленных зданиях требовалось упростить регулирование и управление ею. Для этого в первую очередь надо было расширить применение фонарей, постоянно работающих на вытяжку независимо от направления ветра («незадуваемые фонари»). Подобные конструкции у нас разработаны и уже успешно используются в ряде заводских зданий.
Эффективность использования аэрации для улучшения условий труда была проверена на многих новостройках; в результате установлена большая эффективность и экономичность такого способа вентиляции, особенно в горячих цехах. Например, в четырехпролетной кузнице одного из наших автозаводов воздухообмен, осуществляемый только с помощью аэрации, летом достигает 10 млн. м3/час, а зимой 4 млн. м3/час.
В холодных цехах естественная вентиляция может применяться только в теплые периоды года. Однако стоимость устройства и эксплуатации естественной вентиляции настолько меньше стоимости и эксплуатации механической вентиляции, почему необходимо во всех производственных помещениях и при всяких производственных процессах, кроме требующих поддерживания повышенной влажности или неизменной температуры, в большей или меньшей степени применять и использовать естественную вентиляцию.
Так, например, если в здании не имеется достаточного избытка тепла для нагрева наружного воздуха в холодное время, то устраивается механическая приточная вентиляция с подогревом воздуха и естественная вытяжка, как это часто делается в литейных цехах. Если в цехе избытки тепла достаточны для нагрева естественного притока, а большие количества концентрированно выделяющихся газов не позволяют применить естественную вытяжку для удаления их естественным путем через фонари, то устраивается естественный приток и местная вытяжка. Так делается, например, в термических и некоторых кузнечных цехах.
Для использования энергии ветра при естественной вытяжке через шахты от зонтов, шкафов и т. п. местных отсосов, а также через шахты на крыше зданий (когда не имеется фонаря), применяются вентиляционные дефлекторы.
Наиболее простым в изготовлении, экономичным по расходованию материала и имеющим хорошую аэродинамическую характеристику является дефлектор ЦАГИ. Дефлектор состоит из диффузора, верхнюю часть которого охватывает цилиндрический корпус дефлектора. Сверху колпак закрывает шахту от попадания в нее атмосферных осадков. На уровне низа цилиндрического корпуса дефлектора к диффузору прикрепляется конус, который предохраняет от возможности задувания ветра внутрь дефлектора.
Ветер, обтекая корпус дефлектора, создает на 6/7 его окружности пониженное (против атмосферного) давление, вследствие чего по шахте вверх движется воздух, который затем выходит наружу через две кольцевых щели между корпусом и краями колпака и конуса.
Отдельные части дефлекторов диаметром шахты до 400 мм скрепляются между собой внутренними лапками, а в дефлекторе больше четвертого номера, т. е. диаметром более 400 мм, кроме внутренних лапок, еще соединяются и внешними лапками.
Во многих случаях одной естественной вентиляцией невозможно обеспечить нужные условия труда на всех рабочих местах и приходится в дополнение к общеобменной естественной вентиляции устраивать местную механическую вентиляцию. Так, например, в отделениях заливки конвейерных литейных цехов устраивается местный приток, направленный на работающих, снабжающий рабочие места более чистым наружным воздухом (зимой подогретым).
Для удаления газов от залитых опок в дополнение к естественной вытяжке через фонари устраивается механическая вытяжка из охлаждающих кожухов.
В целом ряде горячих цехов, несмотря даже на значительные теплоизбытки, при открывании ворот происходит сильное охлаждение прилегающей к ним зоны помещения. Для предотвращения такого охлаждения устраиваются воздушные завесы.