Основи охорони праці - Жидецький В.Ц. - 2.4.2. Природна вентиляція

2.4.1. Призначення та класифікація систем вентиляції

Під вентиляцією розуміють сукупність заходів та засобів, призначених для забезпечення на постійних робочих місцях та зонах обслуговування виробничих приміщень метеорологічних умов та чистоти повітряного середовища, що відповідають гігієнічним та технічним вимогам. Основне завдання вентиляції - вилучити із приміщення забруднене, вологе або нагріте повітря та подати чисте і свіже.

Вентиляція класифікується за такими ознаками:

- за способом переміщення повітря - природна, штучна (механічна) і суміщена (природна та штучна одночасно);

- за напрямком потоку повітря - припливна, витяжна, припливно-витяжна;

- за місцем дії - загальнообмінна, місцева, комбінована;

- за призначенням - робоча, аварійна.

Припливна вентиляція слугує для подачі чистого повітря ззовні у приміщення. При витяжній вентиляції повітря вилучається з приміщення, а зовнішнє надходить через вікна, двері, нещільності будівельних конструкцій. Припливно-витяжна вентиляція поєднує першу й другу.

Загальнообмінна вентиляція підтримує нормальне повітряне середовище у всьому об'ємі робочої зони виробничого приміщення (цеху). За допомогою місцевої вентиляції шкідливі виділення вилучаються або розчиняються шляхом надходження чистого повітря безпосередньо у місцях їх утворення. Комбінована вентиляція поєднує загальнообмінну та місцеву.

Аварійну вентиляцію влаштовують у тих виробничих приміщеннях, в яких можуть статися аварії з виділенням значної кількості шкідливостей, а також коли при виході з ладу робочої вентиляції в повітрі можуть утворюватись небезпечні для життя працівників або вибухонебезпечні концентрації. Аварійна вентиляція, як правило, проектується витяжною.

2.4.2. Природна вентиляція

Природна вентиляція відбувається внаслідок теплового та вітрового напорів. Тепловий напір спричинений різницею температур, а значить, і густиною внутрішнього і зовнішнього повітря. Вітровий напір обумовлений тим, що при обдуванні вітром будівлі з її навітряної сторони утворюється підвищений тиск, а з підвітряної - розрідження (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Розподіл тиску повітря навколо будівлі при дії вітру

Природна вентиляція може бути неорганізованою і організованою. При неорганізованій вентиляції невідомі об'єми повітря, що надходять та вилучаються із приміщення, а власне повітрообмін залежить від випадкових чинників (напрямку та сили вітру, температури зовнішнього та внутрішнього повітря). Неорганізована природна вентиляція включає інфільтрацію - просочування повітря через нещільності у вікнах, дверях, перекриттях тощо та провітрювання, що здійснюється при відкриванні вікон та кватирок.

Організована природна вентиляція називається аерацією. Для аерації в стінах будівлі роблять отвори для надходження зовнішнього повітря, а на даху чи у верхній частиш будівлі встановлюють спеціальні пристрої (ліхтарі) для видалення відпрацьованого повітря. Для регулювання надходження та видалення повітря передбачено перекривання на необхідну величину аераційних отворів та ліхтарів. Це особливо важливо у холодну пору року.

У виробничих приміщеннях унаслідок надходження тепла від устаткування, нагрітих матеріалів та речовин, людей, температура повітря як в теплий, так і в холодний періоди року зазвичай вище температури зовнішнього повітря.

Рис. 2.4. Розподіл тиску повітря у будівлі внаслідок дії теплового напору

Середній тиск повітря в приміщенні практично дорівнює тиску зовнішнього повітря, однак рівність тисків спостерігається в певній горизонтальній площині, що знаходиться приблизно посередині висоти приміщення і називається площиною рівних тисків (рис. 2.4).

Тиск на рівні цієї площини можна прийняти рівним нулю. Тоді тиски, що створюються стовпами висотою від центру нижніх відкритих отворів до площини рівних тисків, становлять усередині приміщення

Л,ув, зовні - Л,уз. Отже, на рівні центру нижніх отворів створюється розрідження Н. = И ,(ул - ун), завдяки якому повітря надходить через нижні отвори в приміщення. На рівні центру верхніх отворів створюється тиск Н9 - НЛуд - ув), що спричиняє рух повітря з приміщення назовні. Таким чином, завдяки різниці тисків у приміщенні відбувається повітрообмін. Тиск теплового напору Ят дорівнює:

Ае У"" У, - густина зовнішнього та внутрішнього повітря, кг/м3; п - відстань між центрами нижніх та верхніх вентиляційних отворів, м.

Швидкість руху повітря у вентиляційному отворі розраховується за формулою

де # - прискорення вільного падіння 9,8 м/с2; у -- густина повітря, кг/м*; ДЯ - різниця тисків усередині будівлі та зовні, кг/м2.

Об'єм повітря І/, що надходить чи виходить через вентиляційний отвір, становить

де ^ - площа вентиляційного отвору, м2; ц - коефіцієнт втрат, який залежить від конструкції стулок та кута їх розкриття.

Наведені формули є вірними лиш у випадку безвітряної погоди або для будівель, що добре захищені від вітру. Якщо ж будівля обдувається вітром (див. рис. 2.3), то підвищений тиск (навітряна сторона будівлі), чи розрідження (підвітряна сторона), визначається за формулою

де Яв - вітровий тиск, чи розрідження, кг/м2; V - швидкість вітру, м/с; К - аеродинамічний коефіцієнт, що залежить від конфігурації будівлі. Зазвичай приймають К = = 0,7-0,85 на навітряній стороні та 0,3-0,5 - на підвітряній.

Для збільшення природної тяги за рахунок енергії вітру над витяжними каналами встановлюють спеціальні насадки, які отримали назву дефлекторів (рис. 2.5). Дія дефлектора базується на тому, що при його обтіканні вітром приблизно на 5/7 поверхні насадки утворюється розрідження, внаслідок чого у витяжному каналі збільшується тяга.

Діаметр горловини (патрубка) дефлектора наближено визначають за формулою

де 1$ - продуктивність дефлектора, м8/год; Ув - швидкість вітру, м/с.

Рис. 2.5. Дефлектор ЦАГИ

Дефлектори необхідно розташовувати на найвищих ділянках покрівлі, вище гребеня даху, в зоні ефективної дії вітру.

Перевагою природної вентиляції є її дешевизна та простота експлуатації. Основний її недолік у тому, що повітря надходить у приміщення без попереднього очищення, а видалене відпрацьоване повітря також не очищується і забруднює довкілля.