Краткие сведения об аэрации зданий

Аэрацией зданий называется организованный и управляемый естественный воздухообмен через открывающиеся фрамуги в окнах и вентиляционно-световые фонари с использованием теплового и ветрового давлений.

Аэрация широко применяется в производственных зданиях с большими теплоизбытками и позволяет осуществлять воздухообмены, достигающие миллионов кубических метров в 1 ч.

Гравитационное давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образующееся за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха, регулируется различной степенью открытия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на одном и том же уровне называется внутренним избыточным давлением и обозначается р_изб; при этом р_изб может быть как положительной, так и отрицательной величиной (рис. 14.12).

Очевидно, что превышение наружного давления над внутренним (при отрицательном значении р_изб) обусловливает поступление воздуха через отверстие в наружном ограждении внутрь помещения, а превышение внутреннего давления над наружным (при положительном значении р_изб), наоборот,—выход его из помещения. Если р_изб = 0, то движения воздуха через отверстие не будет. Плоскость, где внутреннее избыточное давление равно нулю, называется нейтральной зоной.

Рис. 14.12. Схема аэрации здания

Расстояния от нейтральной зоны до середины вытяжного и приточного отверстий обратно пропорциональны квадратам площадей отверстий; при этом нейтральная зона располагается ближе к большему отверстию.

Если F₁ = F₂, то h₁ = h₂ = h/2. Следовательно, при равных отверстиях нейтральная зона находится посредине.

Заметим, что нейтральная зона в помещении может быть только при действии одних теплоизбытков; при ветре или ветре с теплоизбытками она резко смещается вверх и исчезает.

Связь между расходом воздуха, который протекает через отверстие, имеющее площадь F, и разностью давлений внутри и снаружи однопролетного цеха выражается формулой

G = μ F √2ρΔр, (14.8)

где G — массовый секундный расход воздуха, кг/с; μ — коэффициент расхода, зависящий от условий истечения; ρ — плотность воздуха в исходном состоянии, кг/м³; Δр — разность давлений внутри и снаружи помещения в данном отверстии, Па.

Ориентировочное количество воздуха L, м³/ч, выходящего из цеха через 1 м² отверстия с учетом только теплового давления и при условии равенства площадей отверстий в стенах и фонарях и коэффициенте расхода μ = 0,6 можно определить по упрощенной формуле

L = 420√hΔt, (14.9)

где h — расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м; Δt — разность температур средней (по высоте) в помещении и наружной температурой, град.

Если значение μ будет иным, то для получения удельного воздухообмена нужно выражение для L (14.9) разделить на 0,6 и умножить на новое значение μ:

L = (420 μ/0,6)·√hΔt, (14.10)

Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наветренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных сторонах — разрежение (рис. 14.13).

Рис. 14.13. Движение воздушных масс у здания, вертикальная (а) и горизонтальная (б) проекции

Ветровое давление на поверхности ограждения определяют из выражения

р_в = r (v²ρ/2) (14.11)

где k —аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения или кровли. Значения k определяют обычно путем обдувания воздухонепроницаемых моделей здания потоком воздуха в аэродинамической трубе. Можно полагать в среднем для наветренной стороны k =+0,8, а для заветренной k = — 0,6.

Большая роль в осуществлении аэрации зданий принадлежит инженеру-строителю. В связи с этим приводим наиболее важные рекомендации архитектурно-планировочного и конструктивного характера по аэрации производственных зданий.

I. В многопролетных цехах как приток, так и вытяжку воздуха целесообразно осуществлять преимущественно через открывающиеся фрамуги фонарей, в однопролетных цехах — приток через проемы в наружных стенах, а вытяжку — через фонари. Для регулирования поступления и выхода воздуха открывающиеся фрамуги и створки фонаря снабжаются специальными механизмами, управляемыми с пола.

2. При проектировании многопролетных производственных зданий необходимо учитывать количество и характер вредных веществ, выделяющихся в каждом пролете, и в связи с этим принимать решение о профиле крыши, форме фонаря, взаимном расположении их и высоте пролетов. При неудачном решении этих вопросов нельзя применять аэрацию, так как воздух на крыше перегрет и оказывается сильно загрязненным газами и пылью.

3. Проемы в зданиях со значительными теплоизбытками и выделениями вредных газов следует располагать по периметру зданий так, чтобы они прилегали к наружной стене наибольшей протяженности.

4. Для обеспечения достаточного притока чистого воздуха наилучшим планировочным решением является конструкция цехов с открытыми продольными наружными стенами, т. е. без пристроек. Бытовые помещения во многих случаях целесообразно размещать в торцах здания.

5. Большое значение при аэрации цеха имеет его высота. Для цехов с большими тепловыделениями высота их должна быть не меньше 10 м.

6. В зданиях, где аэрация осуществляется в летнее и зимнее время года, для подачи наружного воздуха зимой приточные отверстия должны быть размешены на высоте не менее 4 м от пола. При низких наружных температурах часть объема вентиляционного воздуха рекомендуется вводить в помещение вентилятором с подогревом его до 10 — 12°С.

В цехах небольшой высоты подача неподогретого воздуха допускается на отметке ниже 4м, но при условии устранения непосредственного воздействия холодного воздуха на работающих, например, с помощью козырьков, направляющих воздух вверх.

7. При аэрации воздух из цехов должен удаляться через незадуваемые фонари, а также через шахты круглого и квадратного сечений, снабженные дефлекторами.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 2.1. Расчетные величины коэффициентов теплоотдачи внутренних поверхностей ограждений α_в

Таблица 2.3. Термическое сопротивление замкнутых прослоек

Примечание. При оклейке одной из обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличить в 2 раза.

Таблица 2.4. Значения коэффициента п

Таблица 2.5. Расчетные зимние температуры наружного воздуха

Примечание. Среднюю температуру наиболее холодных трех суток следует определять как среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки обеспеченностями 0,92.

Таблица 2.6. Значения нормативного температурного перепада Δt ^н, ^оС

Примечания. 1. Величины со звездочкой относятся только к участкам с постоянными рабочими местами, если не соблюдаются условия, установленные примеч. 1 к табл. 11 СНиП 11-3-79**.

2. Обозначения, принятые в табл. 4.6: t_В — то же, что в формуле (4.6); t_р — температура точки росы, ^оС, при расчетной температуре в относительной влажности внутреннего воздуха.

Таблица 3.3. Укрупненные показатели максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади q_o, Вт

Список литературы

Основная

1. К.В.Тихомиров. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М.: Стройиздат, 1991.

2. СНиП 2.04.05-91 (с изм. 1. 1994, 2. 1997). Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 1991.

3. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 1. Отопление. М.: Стройиздат, 1990.

Дополнительная

4. Н. Богосовский, В.П. Щеглов. Отопление и вентиляция. М.: Стройиздат, 1980.

5. СНиП 11-3-79** (с изм. 1998) Строительная теплотехника. М.: Стройиздат, 1986.

6. В.Н. Богословский, А.Н. Сканави. Отопление. М.: Стройиздат, 1991.

7. СНиП 2.01.01-82 (с изм. 1997). Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 1983.

8. Заяров Ю.В., Несмашный М.Ю, Королева Т.Н. Методические указания к выполнению практических работ и домашнего задания по курсу «Теплогазоснабжение и вентиляция». / ВИТИ НИЯУ МИФИ. 2012.