Основи охорони праці - Березуцький В.В. - 3.10.5. Природна вентиляція

Найпоширенішими на машинобудівних підприємствах є аерація й вентиляція за допомогою дефлекторів.

Загальні відомості про аерацію

Аерація - природна вентиляція, що виконує роль загальнообмін-ної. На рис. 3.21 зображено поперечний розріз будівлі цеху. У зовнішніх стінах будівлі влаштовують два ряди отворів. Нижній ряд (для теплого періоду року) розташовують на висоті 0,3-1,8 м, а верхній (для холодного та перехідного періодів) - на висоті 3-4 м від рівня землі. Верхня частина будівлі обладнана конструкцією, яка називається аераційним ліхтарем. Ліхтарі розташовуються по всій довжині будівлі, в них також передбачаються отвори з відкривними стулками.

Повітрообмін при аерації здійснюється внаслідок різниці температур, а отже, різниці густин повітря всередині приміщення ρср.п, кг/м³, та зовні ρз кг/м³, а також у результаті дії вітру. Холодніше повітря надходить у приміщення крізь отвори у стінах, а тепліше видаляється крізь отвори ліхтаря. У теплий період року повітря надходить у робочу зону крізь нижні отвори, а у холодний — крізь верхні. Опустившись до робочої зони, холодне повітря нагрівається за рахунок перемішування з теплим повітрям приміщення.

Тиск, що зумовлює повітрообмін, Р, Па, визначається як різниця гідростатичних тисків стовпів повітря зовні та всередині приміщення:

де h - відстань між осями нижніх та верхніх отворів, м.

Цей тиск, названий гравітаційним, витрачається на подолання опорів, що трапляються на шляху руху повітря від його входу в будівлю до виходу.

Нагріте у джерелах тепловиділень повітря підіймається до перекриття, де створюється позитивний тиск, який зумовлює витяжку повітря; у нижній частиш будинку тиск негативний, і свіже повітря надходить до приміщення.

На рис 3.21 зображено розподіл тиску повітря у будівлі цеху. Площина переходу від негативного тиску до позитивного називається площиною рівних тисків. У цій площині тиск усередині приміщення буде дорівнювати зовнішньому, а різниця тисків дорівнює нулю. Положення цієї площини змінюється залежно від площі перерізу верхніх та нижніх отворів, які відкриваються, а також від густини зовнішнього та внутрішнього повітря і буде розташовуватися на висоті ближче до отворів, які мають більший переріз.

Загальний гравітаційний тиск може бути поданий як сума тисків, що забезпечують приплив та витяжку:

де h1 - висота від центра нижніх отворів до площини рівних тисків, м; h2 - висота від центра верхніх отворів до площини рівних тисків, м.

Розрахунок аерації. Метою розрахунку є визначення необхідної площі припливних та витяжних отворів. Розрахунок виконують, виходячи з рівняння балансу повітрообміну:

та балансу тепла:

Розрахунок надходження тепла Qяз у виробниче приміщення (тепловиділення від людей, джерел освітлення, виробничого обладнання, сонячної радіації та ін.) наводиться у довідковій літературі.

Розрахунок аерації виконують для теплого періоду року як найбільш несприятливого для аерації.

Порядок розрахунку аерації наступний:

1. Визначають потрібний повітрообмін L, м³/год (за теплонадлишками), та загальне значення гравітаційного тиску (за формулами (3.96) та (3.98)).

2. Задавшись площиною припливних отворів F1, м²/год, знаходять швидкість повітря у нижніх отворах υ1, м/с:

де μ - коефіцієнт витрати, що залежить від конструкції стулок та кута їх перекриття (р = 0,15...0,65).

Залежність кута відкриття стулок а від коефіцієнта μ:

Кут відкриття стулок , град. 90 60 45 30

Коефіцієнт витрати μ 0,65 0,57 0,44 0,32

3. Обчислюють складову напору, яка забезпечує приплив повітря, за формулою:

При цьому вважають, що напір втрачається здебільшого при проходженні повітря крізь отвори, шляхові ж втрати невеликі й ними нехтують.

4. Визначають складову гравітаційного тиску, яка забезпечує витяжку:

5. Знаходять потрібну площу витяжних отворів:

Аерація при дії вітрового тиску

Наведений вище розрахунок аерації не враховує тиску вітру на будівлю, який у теплий період року є основним діючим фактором. При обдуванні будівлі вітром з навітряного боку створюється підвищений тиск повітря, а на підвітряному боці - розрідження (див. рис. 3.21); значення цих тисків можуть бути розраховані за формулою:

де υв - швидкість вітру, м/с; а - аеродинамічний коефіцієнт, який залежить від конфігурації будівлі (а = 0,7...0,85 для навітряного боку, а = 0,3...0,45 - для підвітряного боку).

Дія вітру підсилює повітрообмін, але при задуванні вітру в отвори ліхтаря повітря опускається у робочу зону, змішуючись із пилом та газами. Для запобігання цьому явищу встановлюють незадувні ліхтарі з вітрозахисними щитами. У такому випадку з навітряного боку щита (в отворі) створюється розрідження й ліхтар працює на витяжку при будь-яких напрямках вітру (див. рис. 3.21).

Розраховуючи аерацію при спільній дії вітру та теплонадлишків, додатково до тиску повітря, що виникло через різницю температур, додають або віднімають тиск, створений вітром.

Переваги і недоліки аерації. Переваги: значно менші експлуатаційні витрати порівняно з механічними системами вентиляції, оскільки великі об'єми повітря (від 20 до 100 крат) подаються й видаляються без застосування вентиляторів.

Недоліки: у теплий період року ефективність аерації значно падає внаслідок підвищення температури зовнішнього повітря; повітря, що надходить у приміщення, не оброблюється (не очищується, не охолоджується).

Вентиляція за допомогою дефлекторів

Дефлектори - це насадки, які встановлюються на даху будинку і призначені для видалення забрудненого чи перегрітого повітря з приміщення невеликих розмірів (рис. 3.22).

3

Робота дефлектора ґрунтується на використанні енергії вітру та гравітаційного тиску. Вітер, обдуваючи обичайку, створює з протилежного боку розрідження, внаслідок чого повітря з приміщення виходить назовні.

При орієнтовному підборі дефлектора визначають діаметр підвідного патрубка і, відповідно, конструктивні розміри дефлектора:

де Lg - продуктивність дефлектора, м³/год; υg - швидкість повітря у патрубку дефлектора, м/с, приймається як 1/2 швидкості вітру (і>я = 1,5... 2 м/с). Діаметри патрубків дефлекторів становлять 0,2-1,0 м.